[发明专利]一种生物可降解热塑性材料及其加工方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料技术，特别是涉及一种生物可降解的热塑性材料及其制备方法与应用。

背景技术

热塑性塑料最初是以热塑性树脂主要成分，并添加各种助剂而配制成塑料。在一定的温度条件下，塑料能软化或熔融成任意形状，冷却后形状不变；这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种反复只是一种物理变化。热塑性材料可分别由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚砜、聚苯醚等合成。由于传统塑料带来的危害越来越严重，生物可降解的热塑性材料进入人们的研究视野，目前应用于生物可降解热塑性材料的有淀粉，聚乳酸、聚己内酯、纤维等，或者利用淀粉与改性聚乳酸共混制备复合膜材料，体系中可增加聚乙二醇和柠檬酸三丁酯作为增塑剂，提高热塑性淀粉的分散性，提高了该符合材料的耐水性、断裂伸长率和拉伸强度，但是该体系仍然无法工业生产，满足不了工业使用，且聚乳酸和淀粉共混物的材料韧性不足。

本公司一直致力于生物可降解热塑性材料的研发，发现利用壳聚糖酯替代部分淀粉酯，不仅可以改善淀粉酯容易吸水的缺点，而且可以减少淀粉酯在制备过程中的结晶，淀粉酯与壳聚糖酯两者具有良好的相容性。但是淀粉酯与壳聚糖酯制备的生物可降解的热塑性材料，韧性、稳定性和防水性能还需进一步提高，才能满足大规模应用和生产的需求。本公司在研究生物可降解热塑性材料的增塑剂时，发现经过改性的透明质酸不仅起到了增塑剂的效果，还由于其特殊的结构，改善了由淀粉酯和壳聚糖酯制备热塑性材料的缺点。目前，本公司尚未发现将淀粉酯与壳聚糖酯、透明质酸酯复配组成热塑材料的相关报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有良好的韧性、防水性、稳定性的可生物降解的热塑材料。

本发明还提供了上述可生物降解的热塑材料的加工方法以及应用。

为达到本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种可生物降解的热塑性材料，包含重量比1-3:1-3:1的淀粉酯、壳聚糖酯和透明质酸酯。

其中，所述淀粉酯由淀粉与蓖麻油酸甲酯制备的，取代度为0.5-0.7；所述壳聚糖酯由壳聚糖与蓖麻油酸甲酯制备的，取代度为0.3-0.5；所述透明质酸酯由透明质酸与蓖麻油酸甲酯制备的，取代度为0.1-0.2。

本发明使用的淀粉酯的制备步骤如下：

步骤一：向反应釜内加入甲醇作为反应介质，然后加入分子筛，再缓慢加入淀粉，使得淀粉均匀的分散在甲醇中，维持反应釜中温度50-60℃；

步骤二：将上述反应釜中加入蓖麻油酸甲酯，使得m(淀粉)：m(蓖麻油酸甲酯)＝1:1-1.5，在50-60℃条件下反应4-8h；

步骤三：反应完毕后，将反应物用95％乙醇沉淀，离心，得到取代度为0.5-0.7的淀粉酯。

优选的，上述步骤二中，m(淀粉)：m(蓖麻油酸甲酯)＝1:1.2。

本发明使用的壳聚糖酯的制备步骤如下：

步骤一：向反应釜内加入甲酰胺作为反应介质，然后加入分子筛，再缓慢加入壳聚糖，使得壳聚糖均匀的分散在甲酰胺中，维持反应釜中温度55-65℃；

步骤二：将上述反应釜中加入蓖麻油酸甲酯，使得m(壳聚糖)：m(蓖麻油酸甲酯)＝1:1-1.5，在55-65℃条件下反应4-8h；

步骤三：反应完毕后，将反应物用95％乙醇沉淀离心，得到取代度为0.3-0.5的壳聚糖酯。

优选的，上述步骤二中，m(壳聚糖)：m(蓖麻油酸甲酯)＝1:1.2。

本发明使用的透明质酸酯的制备步骤如下：

步骤一：向反应釜内加入N,N-二甲基甲酰胺作为反应介质，加入分子筛，搅拌后缓慢加入透明质酸，使得物料充分混合均匀，维持反应釜中温度50-65℃；

步骤二：将上述反应釜中加入蓖麻油酸甲酯，使得m(透明质酸)：m(蓖麻油酸甲酯)＝1:2-2.5，在50-65℃条件下反应5-8h；

步骤三：将反应物用95％乙醇沉淀，离心，得到取代度为0.1-0.2的透明质酸酯。

优选的，上述步骤二中，m(透明质酸)：m(蓖麻油酸甲酯)＝1:2.3。

淀粉酯合成采用甲醇作为反应介质，壳聚糖酯合成采用甲酰胺作为介质，透明质酸酯合成采用N,N-二甲基甲酰胺作为反应介质。

分子筛在制备淀粉酯、壳聚糖酯、透明质酸酯制备过程中的作用为保持反应体系中无水分，确保转酯反应的顺利进行。本发明中优选使用5A分子筛。

优选地，淀粉酯、壳聚糖酯和透明质酸酯三者重量比为2:2:1。