[发明专利]非主粮复合变性疏水淀粉制备的全生物降解树脂的制备方法及其制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非主粮复合变性疏水淀粉制备的全生物降解树脂的制备方法及其制备装置。

背景技术

我国变性淀粉的研究和生产始于上世纪80年代，经过多年的研究，目前形成的变性淀粉有交联淀粉、氧化淀粉、酸解淀粉、醋酸酯、磷酸酯、辛烯基琥珀酸酯、羧甲基淀粉、羟丙基淀粉、阳离子淀粉等多种变性淀粉，主要应用于食品、造纸、纺织、医药等领域，亲水性是这类变性淀粉的共同特性。而在采用新技术、新工艺、新设备的现代生物降解材料加工业中，单一的变性淀粉产品已不能满足与疏水性生物降解树脂共混后的材料性能要求，使其在应用中受到很大限制。多元复合变性疏水淀粉是在同一淀粉分子上接上两种或者两种以上反应性基团的淀粉，由于分子中各基团之间的相互协调作用，使其性能更优，应用效果更突出，专用性更强。

利用变性淀粉制备全生物降解树脂，目前对变性淀粉工艺研究比较多的是固相偶联技术和水相复合变性技术。如：中国专利CN103044717A公开了一种生物降解塑料用复合变性淀粉的制备方法，该方法先采用预活化技术对淀粉进行预处理，后用酯化剂进行酯化，最后采用偶联剂进行包覆，从而制备了复合变性淀粉；中国专利CN10248588A公开了一种非主粮植物变性淀粉制备的全生物降解树脂及其制备方法，采用水相变性工艺，先得到变性淀粉，再通过螺杆挤出，从而制备了全生物降解树脂；中国专利CN103224569A公开了一种大分子疏水酸酐改性淀粉及其制备方法，采用干法工艺，在碱性条件下，保持淀粉水分在8-13%之间，加入固体马来酸酐改性聚乙烯，使得淀粉与疏水酸酐反应，从而制备大分子疏水酸酐改性淀粉。上述专利在一定程度上取得了对淀粉的变性效果，但是固相偶联技术制备的变性淀粉，从分子结构上来看，只是起到分子之间的缠绕，分子之间的相互作用靠的是比较微弱的范德华力或者氢键作用力，所以偶联法制备的变性淀粉，体现在性能的不稳定，与树脂之间的相容性差，从而体现在产品上的表面粗糙，力学性能差，性能不稳定。中国专利CN103044717A虽然有采用酯化过程，但是进行的不彻底，淀粉中残留的端羟基还很多，并且酯化后同时引入了较多的端羧基。水相复合变性技术制备的变性淀粉，采用的是不同改性助剂，包括酯化、交联、氧化、羟丙基化等改性助剂，因为这些复合变性都在水相环境中进行，所以决定了制备的变性淀粉的取代度低、接枝率低的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种取代度高、接枝率高的非主粮复合变性疏水淀粉制备的全生物降解树脂的制备方法及其制备装置。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种非主粮复合变性疏水淀粉制备的全生物降解树脂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1）固相酯化技术制备初级酯化变性淀粉：

①以重量比计，在100份非主粮干淀粉中加入活化剂0.3份-2份，在90-100℃下进行活化预处理25分钟-35分钟；②继续加热，当温度达到120-125℃时，加入酯化剂5份-10份进行酯化反应，反应0.5小时-1.5小时；③将反应后的物料冷却到室温，得到初级酯化变性淀粉，备用；

2）利用双螺杆挤出接枝技术制备非主粮复合变性疏水淀粉以及全生物降解树脂的制备：

①以重量比计，将上述初级酯化变性淀粉100份、生物降解低分子量的聚乳酸或生物降解低分子量的二元酸二元醇共聚物20份-40份、酸性催化剂0.3份-2份放入高速搅拌反应装置中搅拌3小时-4小时，形成初级酯化变性淀粉、生物降解低分子量的聚乳酸或二元酸二元醇共聚物以及酸性催化剂的混合物；

②接着将双螺杆双排气挤出机组合机筒预热，各区的温度控制在110℃-185℃范围内，当各区温度达到后，启动电机B，控制双螺杆2的转速在100-400rpm/min范围内；然后，将初级酯化变性淀粉、生物降解低分子量的聚乳酸或二元酸二元醇共聚物以及酸性催化剂的混合物从双螺杆双排气挤出机的进料口A投入双螺杆双排气挤出机中；

③接着，从所述的双螺杆双排气挤出机的前排气口抽真空除去水汽；

④从双螺杆双排气挤出机的进料口B投入生物降解树脂100份-200份、助剂0.5份-10份；

⑤从双螺杆双排气挤出机的后排气口抽真空，再次抽离残余的水汽；

⑥最后，当熔融条料从双螺杆双排气挤出机的出料孔挤出后，进行造粒，得到全生物降解树脂。

一种非主粮复合变性疏水淀粉制备的全生物降解树脂的制备装置，其特征在于：它包括高速搅拌反应装置、用于加热高速搅拌反应装置的恒温加热装置、真空泵以及设有出料孔的双螺杆双排气挤出机；