[发明专利]一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种淀粉和聚乳酸的复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，随着石油资源的日趋紧张，环境污染又成为人类生存最主要的几大问题之一，可完全降解非石油基高分子材料越来越得到人们的重视。聚乳酸是一种从玉米发酵再聚合得到的高分子材料，是环境友好可生物降解材料，同时聚乳酸具有很好的生物相容性、热塑加工性能和机械性能，可以被用于各个高分子材料领域。但是，聚乳酸的价格偏高，致使其应用受到很大地限制。植物淀粉作为天然高分子化合物在可再生资源中占据非常重要的地位，其价格低，来源丰富，并且在自然环境下可完全生物分解，因此可以通过加入淀粉作为填料来降低聚乳酸制品的生产成本，同时提高降解性。到目前为止，国内外已有很多关于聚乳酸和淀粉共混材料方面的研究和报道，但仍存在相容性不好、韧性较差、热变形温度低、淀粉添加量少和含大量非降解性添加物等问题。

如，中国专利CN 102408690 A公开了一种热塑性淀粉改性聚乳酸材料，通过简单的直接共混形成淀粉与聚乳酸的共混体系，但是淀粉与聚乳酸不相容，共混体系界面粘结性差，造成产物力学性能低。

中国专利CN 101831155 A公开了一种淀粉/聚乳酸共混物的制备方法，其所使用的扩链剂为具有毒性的二异氰酸酯类化合物，限制了其在一次性食品包装和餐具方面的应用。

中国专利CN 102311562A公开了一种热塑性淀粉与聚乳酸的共混物及其制作方法，其所使用的增溶剂为聚羟基酯醚，该增溶剂对淀粉/聚乳酸共混体系的力学性能是有一定的提高，但性能提高的程度有限。

中国专利CN 101781448A公开了一种可完全生物降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，该方法通过添加热塑性弹性增韧剂提高了共混物的力学和热性能，但所使用的热塑性弹性增韧剂为液体橡胶或热塑性弹性体，为不可生物降解成分，影响了共混物的可完全降解性。

中国专利CN 101948613A公开了一种全生物降解高韧性聚乳酸树脂及其制备方法，其中淀粉改性过程中使用了溶剂甲苯进行回流分水，最终的改性淀粉中含残留溶剂甲苯，挥发性大，暴露于空气中很容易扩散，不利于环保。

中国专利CN 101343406A公开了一种耐温型聚乳酸-淀粉合金系全生物降解材料及其制备方法，虽然使得聚乳酸的热变形温度提高到85℃以上，但其中接枝改性淀粉含量只有10～20，聚乳酸中的填料成分不超过40，制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种全生物降解的淀粉和聚乳酸的复合材料，这种复合材料具有组分间相容性好、淀粉含量高、力学性能优异，热变形温度高的特点。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述淀粉和聚乳酸的复合材料的制备方法。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种淀粉和聚乳酸的复合材料，由以下组分的原料以重量份数计的组分为：

所述改性淀粉是将100份植物淀粉与3～8份分子量为600～1000的聚乙二醇混合物、0.1～0.5份偶联剂在65～110℃的高速混合机中进行共混改性可得。上述植物淀粉包括玉米淀粉、高粱淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、山药淀粉、绿豆淀粉、蚕豆淀粉、豌豆淀粉、豇豆淀粉、混合豆淀粉中的一种或几种。

所述聚乳酸树脂为Natureworks牌号为4032D、3052D的聚乳酸树脂中的一种或两种。

所述增塑剂为聚乙二醇、生物降解共聚酯中的一种或几种，上述聚乙二醇包括分子量为6000、8000、10000、20000中的一种或者几种；上述生物降解共聚酯包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己内酯（PCL）、二氧化碳聚合物（PPC）中的一种或几种。

所述扩链剂为德国巴斯夫的ADR-4370S、ADR-4368CS中的一种。

所述滑石粉的粒度为2000目以上，白度大于92%。

还包括0.1～3重量份的助剂，所述助剂为润滑剂、偶联剂中的一种或几种。其中，润滑剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸铝中的一种或几种；偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种。

所述复合材料还可添加下列之一或一种以上任意组合的添加剂：抗氧化剂、紫外线吸收剂、稳定剂、染料、阻燃剂、抗静电剂，以满足用于各种特殊要求制品的需求。

本发明的制备方法包括以下步骤：