[发明专利]一种高淀粉含量耐水全降解复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高淀粉含量耐水全降解复合材料及其制备方法，具体涉及利用纳米二氧化硅对淀粉进行改性，并与聚乳酸、聚乙烯醇等可降解材料共混制备高淀粉含量耐水全降解复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。 

背景技术

基于环境和社会可持续发展的压力，各国政府都对塑料的白色污染给予了高度重视，因而对可降解塑料的研发给与了大力支持。 

淀粉（St）为多糖类化合物，是目前广泛使用的可生物降解的天然高分子，其在微生物的作用下分解为葡萄糖，最后降解为CO₂和H₂O。虽然淀粉已经广泛应用于造纸、纺织、医药、石油、食品和发酵工业等很多领域，但淀粉属于含多羟基的刚性天然高分子材料，塑化难和吸湿后强度低等缺陷一直阻碍着淀粉材料的更广泛应用。20世纪70年代以来，人们将淀粉与人工合成塑料共混开发出了一系列降解塑料产品，其中淀粉多作为降低成本的填料而得到应用，但这类淀粉基塑料中淀粉含量较低，多作为降低成本的填料而存在，此类塑料由于不能完全降解，对解决环境污染的意义不大。 

聚乳酸（PLA）是目前研究应用较多的生物降解材料，其必须先进行水解，在水解至一定程度后才可以进行酶解，降解产物为CO₂和H₂O，不污染环境，同时具有良好的生物相容性、疏水性、可加工性和优良的物理机械性能。聚乳酸与淀粉共混制备的复合材料可以有效改善淀粉基材料的加工性能，显著提高材料的力学强度和耐水性，并可以完全降解，应而具备可持续发展的优良特性。 

但是淀粉/聚乳酸共混复合材料虽然具有一定的相容性，却无法完全相容，所制成复合材料的断裂伸长率低、韧性不足。聚乙烯醇（PVA）是一种富含羟基的可生物降解高分子材料，可作为淀粉/聚乳酸共混物的界面相容剂，在改善淀粉/聚乳酸共混复合材料相容性的同时，能够进一步提高该复合材料的力学强度。 

纳米二氧化硅（nano-SiO₂）是一种表面富含羟基的三维结构纳米颗粒，与淀粉/聚乳酸/聚乙烯醇复合材料共混后，能够优先与淀粉、聚乳酸或者聚乙烯醇表面的羟基结合形成氢键，使该复合材料的相容性得到进一步的改善，同时阻止游离态水分子与复合材料表面羟基的结合，从而提升了复合材料的耐水性。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种高强度、高淀粉含量、耐水性有较大改善的高淀粉含量耐水全降解复合材料及其制备方法。该方法首先将纳米二氧化硅粒子预先分散在增塑剂中制成纳米溶胶，而后将此溶胶与淀粉在高速混合机中混合均匀，然后再与聚乙烯醇在捏合机中捏合制得淀粉基母料，最后将此母料与聚乳酸通过开炼机、密炼机或者挤出机中的一种或者一种以上组合进行熔融共混，制得高淀粉含量耐水全降解复合材料。复合材料各组分的相容性好，力学性能、耐水性均有显著提高，可以在通用的塑料加工设备上采用模压、挤出、注塑等工艺加工成制品。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种高淀粉含量耐水全降解复合材料及其制备方法，其特征在于所述的高淀粉含量耐水全降解复合材料是按质量份数计，配方组成如下： 

所述的淀粉为磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉和辛烯琥珀酸酯淀粉等酯化淀粉中的一种或一种以上组合。 

所述的聚乳酸是D-聚乳酸、L-聚乳酸和内消旋聚乳酸中的一种或一种以上组合。 

所述的聚乙烯醇为不同聚合度的低醇解度聚乙烯醇中的一种或一种以上组合。 

所述的增塑剂是聚丙二醇、聚乙二醇、丙三醇和柠檬酸三正丁酯中的一种或一种以上组合。 

所述的纳米二氧化硅的粒径为7-12纳米之间。