[发明专利]一种淀粉的改性方法、改性淀粉及在可降解塑料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉的改性方法，尤其涉及一种应用在可降解塑料中的改性 淀粉。

背景技术

通用塑料因其具有重量轻、机械性能良好并且具有耐水、耐化学腐蚀和外形 美观、制造及安装方便及价格低廉等特点，迅速替代了常规材料，被广泛应用于 国民经济各个部门。然而塑料给人们带来文明的同时其弊端也体现出来，尤其是 带来了环境污染的危害。地膜、垃圾袋、购物袋、餐具、食品包装和工业包装材 料等一次性塑料废弃物污染水资源、土壤和空气，并且危及禽畜及野生动物，给 地球生态环境带来了沉重负担。另外，常规塑料的来源都是石油和煤炭等不可再 生资源，全世界目前已探明的可用石油资源已经不足为人类使用50年，而煤炭 的使用量也不超过100年，世界能源正面临着极大的危机，一旦这些能源耗竭， 将对目前的高分子工业有毁灭性打击。

针对与环境污染和能源紧缺问题，国内外学者逐渐将研究方向转到可生物降 解塑料作为常规塑料的代替品。生物降解塑料除了具备常规塑料良好的机械性能 外，更能够在自然环境中，在短时间内被微生物降解为二氧化碳和水，不会对环 境造成任何污染。

生物可降解塑料中，天然高分子淀粉材料是国内外研究的热点。淀粉是植物 经光合作用而形成的碳水化合物，是地球上第二大天然高分子，产量仅次于纤维 素。淀粉是由单一类型的糖单元组成的多糖，依靠植物体天然合成，一般由直链 淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉相当于一个链状分子，其中包含有数百个α-1,4 连接的D-吡喃葡萄糖单元；支链淀粉是一种高度支化的分子，由短链多糖(10-50 残基)通过1-6支化点(总链段的5-6％)连接到一起，是一种树形结构。在普 通淀粉中，直链淀粉含量在20％左右，其余的为支链淀粉。直链淀粉能溶于沸 水，而支链淀粉不溶于沸水，只能被溶胀。

淀粉分子中存在大量的羟基，形成了分子内和分子间氢键作用力，使淀粉的 玻璃化转变温度高，以至于淀粉无法显示出热塑性能。中国专利CN103044718A 提供了一种淀粉基生物降解塑料及其制备方法，在该专利中预先改性淀粉，同时 添加增塑剂以改善淀粉的热塑性，当淀粉中加入小分子增塑剂时，在热和剪切力 作用下可以使小分子充分渗透到淀粉分子之间，能有效地削弱淀粉分子之间的氢 键，从而使淀粉分子间力降低，提高了淀粉分子的活动能力，促进分子间相对运 动，改善其力学性能和加工性能。

然而，增塑剂的加入使得制备的热塑性淀粉塑料具有很强的亲水性，具体表 现在它不仅能从高湿度的环境中吸水，导致塑料变软，而且可以完全溶解在水中， 无法满足实际应用需要；另外也会在干燥的环境中丧失水分，导致塑料变脆。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题提出的。

本发明提供了一种淀粉的改性方法及改性淀粉。

本发明还提供了一种改性淀粉在可降解塑料中的应用，所述改性淀粉无需添 加增塑剂，即能与塑料相容地共混在一起形成力学性能优异的可降解塑料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种淀粉的改性方法，包括如下步骤：

步骤1：将水、氧化剂、淀粉在10℃-50℃下反应2-12小时，反应结束后， 收集固体；

步骤2：向步骤1得到的淀粉中加入醇和催化剂，在65℃至90℃下回流 24-48小时，反应结束后收集固体，即得到改性淀粉。

优选地，步骤1中反应结束后，用30℃水洗涤3次，在50℃的烘箱中烘 干10-15小时，得到块状淡黄色固体，然后粉碎成颗粒直径为150-250μm的粉 末。

优选地，步骤2中反应结束后，用95％的乙醇溶液洗涤3次，于120℃下 干燥24小时，得到固体。

优选地，上述方法步骤中各组分的重量份数为：

优选地，所述淀粉为玉米淀粉、豌豆淀粉、红薯淀粉中任意一种或多种。

优选地，所述氧化剂为高锰酸钾、高碘酸钠、次氯酸钠、过氧化氢、TEMPO 中任意一种或多种。

优选地，所述醇为甲醇、乙醇、丁醇、正戊醇、正辛醇、乙二醇、丙三醇中 任意一种或多种。

优选地，所述催化剂为浓硫酸、浓盐酸、浓磷酸、高碘酸、高氯酸中任意一 种或多种。