[发明专利]一种提高淀粉塑料耐水性的方法

说明书

技术领域

本发明属于淀粉塑料的高附加值利用领域，涉及一种改性淀粉塑料的制备方法。

背景技术

淀粉分子是由葡萄糖单元组成的，每个单元都有3个亲水的羟基。天然淀粉分子间存在氢链，溶解性很差，亲水但并不易溶于水。加热时没有熔融过程，300℃以上分解。然而淀粉可以在一定条件下通过物理过程破坏淀粉结晶结构，使淀粉分子变得无序化。这种淀粉和天然颗粒状淀粉不同，加热可塑，所以有人称之为热塑性淀粉(TPS)。然而，当天然淀粉转变为TPS后，由于原淀粉分子间的氢键断裂，使得许多羟基处于较为自由的状态，从而大大增加了TPS的亲水性。耐水性差是当前TPS塑料在应用中存在的突出问题，对力学性能等方面也有一定的影响。

对淀粉进行酯化反应是改进淀粉耐水性的方法之一。三氟乙酸酐中含有氟原子，而氟原子具有比较低的表面能，因此利用三氟乙酸酐中的酸酐基团使氟原子接枝到淀粉分子表面，能够改善淀粉塑料的耐水性。本实验就是利用三氟乙酸酐这种特点，使其对淀粉进行内增塑，甘油对淀粉进行外增塑，进一步用双螺杆挤出机制备热塑性淀粉塑料。

探索和开拓可再生的生物质资源应用的新领域以及对热塑性淀粉的增强研究，都是当前与今后国内外研究的热点课题。目前，用以甘油作为外增塑剂，三氟乙酸酐作为内增塑剂，并用来改善淀粉塑料耐水性的研究还未见报道。

发明内容

本发明首先将淀粉与三氟乙酸酐按一定比例混合均匀并密封一段时间，再与甘油按一定比例混合，然后通过双螺杆挤出机挤出，从而得到改良耐水性的淀粉塑料。

为达到上述目的，本发明采用的制备方法是：

1)淀粉的塑化

三氟乙酸酐中含有氟原子，而氟原子具有比较低的表面能，因此利用三氟乙酸酐中的酸酐基团使氟原子接枝到淀粉分子表面，能够有效地改善淀粉塑料的耐水性。反应方程如图所示：

步骤：

称取300g淀粉和一定质量的三氟乙酸酐，加入高速分散机中，待混合均匀后，装入密封袋中，放置24h。使淀粉和三氟乙酸酐发生酯化反应，生成酯基的同时在淀粉分子表面接上氟原子，从而更好地改善淀粉塑料的耐水性能。再将质量相同的100g的甘油分别加入到反应过的淀粉中，通过高速分散机充分混合，得到内增塑的热塑性淀粉。

2)热塑性淀粉的挤出

将所得的粉末状热塑性淀粉通过挤出和注塑成型，即可得到所需淀粉塑料制品。

步骤：

将热塑性淀粉经双螺杆挤出机高温剪切条件下挤出，各区温度分别为110℃、115℃、115℃、110℃(从喂料口到磨口)。切粒，注塑为哑铃状样条，注塑机各区温度分别为125℃、120℃、125℃、130℃、130℃。

本发明优点在于：

1)本发明中使用的淀粉是天然可再生材料，绿色环保。

2)本发明中使用的的淀粉具有良好的生物相容性。

3)本发明通过三氟乙酸酐内增塑的淀粉塑料力学性能、耐水性能均有提高。

4)本发明制备的改性淀粉塑料可用于食品包装行业。

5)合成路线及工艺简单。

具体实施方式

实施例1：称取300g淀粉，0.3g三氟乙酸酐，混合均匀后，置于密封袋中24h，再与100g的甘油通过离心搅拌器充分混合，经双螺杆挤出机高温剪切条件下挤出，各区温度分别为110℃、115℃、115℃、110℃(从喂料口到磨口)。切粒，注塑，注塑机各区温度分别为125℃、120℃、125℃、130℃、130℃。

实施例2：称取300g淀粉，0.5g三氟乙酸酐，混合均匀后，置于密封袋中24h，再与100g的甘油通过离心搅拌器充分混合，经双螺杆挤出机高温剪切条件下挤出，各区温度分别为110℃、115℃、115℃、110℃(从喂料口到磨口)。切粒，注塑，注塑机各区温度分别为125℃、120℃、125℃、130℃、130℃。

实施例3：称取300g淀粉，0.7g三氟乙酸酐，混合均匀后，置于密封袋中24h，再与100g的甘油通过离心搅拌器充分混合，经双螺杆挤出机高温剪切条件下挤出，各区温度分别为110℃、115℃、115℃、110℃(从喂料口到磨口)。切粒，注塑，注塑机各区温度分别为125℃、120℃、125℃、130℃、130℃。

实施例4：称取300g淀粉，0.9g三氟乙酸酐，混合均匀后，置于密封袋中24h，再与100g的甘油通过离心搅拌器充分混合，经双螺杆挤出机高温剪切条件下挤出，各区温度分别为110℃、115℃、115℃、110℃(从喂料口到磨口)。切粒，注塑，注塑机各区温度分别为125℃、120℃、125℃、130℃、130℃。