[发明专利]一种马铃薯淀粉基可降解塑料薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物降解材料技术领域，尤其是一种对马铃薯淀粉进行改性制得可降解塑料薄膜的制备方法。

背景技术

随着塑料工业技术的迅速发展，日益增多的塑料制品给环境带来了近乎毁灭的灾难；大量的塑料垃圾被遗弃在社会环境中，所制造的“白色污染”已经成为当前各国最棘手的问题。但从消费终端治理“白色污染”收效甚微，要从根本上解决废塑料的环境污染问题，就应该用能降解、易降解的塑料制品代替现形的塑料制品。

可降解塑料中的脂肪族聚酯及其共聚物具有良好的可生物降解特性和优良的力学强度，然而，其生产成本高，因此其实际应用受到限制。

可降解塑料中的淀粉基聚合物，是淀粉经过改性、接枝反应后加工而成的一种塑料制品，具有生物降解速度快，不污染环境的特点。它属于可热塑加工型塑料制品，能用普通的塑料热塑加工机器加工。在工业上可以代替聚苯乙烯等塑料。产品硬度可以根据接枝率和后加工工艺的不同而变化，是目前生产成本最接近普通塑料，市场前景最好的可降解材料。然而，其对湿度变化相当敏感，易吸水，吸水后制品的力学性能明显降低，因此应用范围受到了限制。

马铃薯淀粉有着来源丰富、价格便宜的优点。与木薯、玉米等淀粉相比具有良好的成膜性能；与小麦、甘薯等淀粉相比具有很强的粘结性；马铃薯淀粉还有增稠效果好、吸水性强等特点，因此通过交联共聚反应，可提高淀粉的剪切能力，增强其稳定性。醋酸乙烯酯(VAc)含有双键，属于乙烯基类单体，它水溶性较大，具有良好的生物降解性能，可以与淀粉发生接枝共聚反应，其共聚物既具有淀粉浆料的特点，又具有合成浆料的性能且可生物降解。国内一些研究人员已经在诸多淀粉如玉米淀粉、木薯淀粉等与醋酸乙烯酯接枝共聚制备高分子材料的研究中作出了成果，成功制造出可生物降解且性能良好的胶粘剂等产品，但针对于马铃薯淀粉—醋酸乙烯酯接枝共聚方面研究甚少。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种由马铃薯淀粉与醋酸乙烯酯接枝共聚生产塑料薄膜的方法，所得塑料薄膜具有耐水性高、力学性能良好、无毒、可生物降解的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种马铃薯淀粉基可降解塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)在反应釜中加入60-80份马铃薯淀粉和300-400份去离子水配置成淀粉水溶液，在85-90℃温度下糊化30min；

(2)将糊化后的淀粉溶液降温至60-70℃，加入3-4重量份引发剂搅拌15min；然后缓慢加入120-180份醋酸乙烯酯和8-12份丙烯酰胺进行接枝共聚，控制加入时间为2-2.5h得到接枝共聚物乳液；

(3)向接枝共聚物乳液中加入30-40份质量浓度为10％的聚乙烯醇溶液，10-20份质量浓度为4％的环氧氯丙烷溶液，在60-70℃反应1.5-2h得交联处理的接枝淀粉混合液；

(4)将步骤(3)得到的混合液进行减压抽滤并进行干燥得到固体混合物，将所得固定混合物通过单螺杆挤出吹膜机在175～190℃加工温度下进行热熔挤出吹塑成塑料膜，最后切割、分卷并进行包装。

优选地，所述引发剂为质量浓度为10％的过硫酸铵或过硫酸钾溶液。

优选地，所述聚乙烯醇溶液的配制方法为在容器中加入去离子水，开动搅拌机，再投入聚乙烯醇，所述聚乙烯醇与水的重量比为1：9，升温至90-95℃保温反应1-1.5h，冷却至室温即得。

优选地，所选聚乙烯醇的聚合度≥1700,醇解度为99％。醇解度和聚合度越高，则膜的拉伸强度就越大，在接枝共聚反应中起增塑剂的作用。

优选地，所用醋酸乙烯酯乳液为自制，引发剂为过硫酸铵，保护胶体为聚乙烯醇、乳化剂为阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠和非离子乳化剂吐温-80并用体系，反应产物乳白色，固含量25％～30％，粘度600～700mpa·s。

下面是本发明提高马铃薯淀粉基可降解塑料薄膜的力学性能和耐水性的原理：

本发明优选环氧氯丙烷作交联剂，环氧氯丙烷是一种环状含氧化合物，易与接枝淀粉分子发生交联反应，使化学键之间彼此结合形成一种貌似网状结构的高聚合物，并使交联点链段具有更好的延展性，柔软性，因此其力学性能更好，而且由于环氧氯丙烷交联反应条件温和，易于控制，其化学稳定性高，所得交联产物抗酸、碱、抗剪切作用的稳定性更高。