[发明专利]阻燃性热塑性淀粉材料、生质复材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种阻燃性热塑性淀粉（Flame-retardant thermo plastic starch material）、其生质复材（bio-composite）以及上述生质复材的制备方法。

背景技术

淀粉是植物储存能量主要形式，存在于谷类、豆类和块茎中。具有价格便宜且为地球蕴含量丰富的天然素材之一，已广泛使用在不同工业应用领域如食品、造纸、纺织以及胶粘剂。原淀粉为部份结晶的微米级颗粒，此颗粒由淀粉分子间存在的庞大氢键作用力形成扩展的网状胶束构成庞大聚集，使其难以进行熔融加工，因而无法如同一般可塑性塑料材料使用热塑加工。过去淀粉常当作塑料的填充剂（Filler），用于添加于一般塑料来降低成本和增加材料的刚性。

通过导入多醇（Poly-ol）如甘油（Glycerol）、山梨醇（Sorbitol）、聚氧化乙烯（polyethylene oxide，PEO）等多醇塑化剂，可破坏淀粉的氢键，使淀粉分子具分子链缠结（Chain Entanglement）以及链运动（Chain Motion）达到热可塑化的特性。此热塑性淀粉（Thermoplastic Starch）就如同其它合成高分子具流动特性，故可适用于一般热塑性塑料的成型与挤出加工技术。其相关专利与论文最早在1980年末被揭露，然而纯的热塑性淀粉材料其机械性能不足，使其在终端应用受限。故之后发展共混体系，主要有热塑性淀粉/可生物降解高分子共混以及热塑性淀粉/聚烯烃共混。

台湾地区每年于用于3C及其外围产品的外壳塑料材料超过150万吨，若能发展符合日本生物塑料协会（JBPA）的BiomassPla标章（生物质含量≥25%）的新环保材料，每年将可减少40万吨石化基材料的消耗。在汽车内装件、家用电汽产品以及一些高阶集成电路测试器产品（如手机机壳、Note-PC）对其材料皆有耐燃的需求。

由于热塑性淀粉（Thermoplastic Starch）具有容易燃烧和熔融滴落（Melt dripping）的特性，故发展难燃机能性的淀粉基生质复材技术困难度高，需开发符合经济效益的耐燃淀粉基热塑性复合材料，用来取代目前市场主流以耐冲击性聚苯乙烯（High Impact Polystyrene）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS）、聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）/ABS等石油基工程塑料为材料的汽车内装件、家用电汽产品以及一些高阶集成电路测试器产品的塑件。

目前针对耐燃淀粉基复合材料体系的研究的专利及学术论文，例如，CN101851353A、JP2007204656A、Ind.Eng.Chem.Res.2009,48,3150-3157、Polymer Degradation and Stability 88(2005)138-145、JP2009062450A、JP200929897A、JP2000103970A等，上述研究所使用的阻然剂包括：氢氧化铝（ATH）、氢氧化镁、二氰胺、三聚、氰胺、磷酸胍芳香族磷酸金属盐、芳香族、磷酸酯系（例如间苯二酚双二二甲苯磷酸酯(Resorcinol bis(dixylenyl phosphate))、磷酸三苯酯(TPP)、环磷化合物(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenan-threne-10-oxide，DOPO)）、三氮杂苯（triazin）系、芳香族磷酸酯系、氢氧化铝等化合物的单独或混合使用。上述技术所使用的阻燃剂具有不耐高温操作环境而膨胀爆炸或变质、或是加工性不佳等问题，而磷酸酯系虽可耐高温却存在无法成型的问题。

有鉴于此，业界亟需一种具难燃（Flame-retardant，FR）机能性的热塑性淀粉，一方面可减少可塑剂的用量，一方面可达到具有难燃机能功能性的生质复材材料，以提供良好的成型特性与优良的机械性能以及阻燃特性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种兼具阻燃特性和良好的成型特性、机械性能的阻燃性热塑性淀粉材料。

本发明提供一种阻燃性热塑性淀粉材料，包括：（A1）100重量份的淀粉；（A2）5~75重量份的可塑剂；以及（A3）5~30重量份的有机磷系难燃剂，其中上述有机磷系难燃剂具有式I所示的结构：

式I