[发明专利]一种金属离子增强的改性热塑性淀粉及其制备方法和应用

说明书

本发明属于改性淀粉技术领域，公开了一种兼具高力学性能和高热学性能的金属离子增强的改性热塑性淀粉及其制备方法和应用。本发明制备方法包括以下步骤：将淀粉、丙三醇预混合，得到预混合物，再加入葡萄糖酸钙混合，挤出造粒，得到改性热塑性淀粉。本发明提供上述方法制备得到的改性热塑性淀粉，其具有良好的加工性能，具有机械性能好，抗冲击强度提升至2.95J/m～3.22J/m，拉伸强度提升至6.9～7.3MPa；热稳定性高，玻璃化温度可提高20℃；钙离子分散良好等优点，有效克服热塑性淀粉机械性能差与热学性能差的缺点，可应用于食品包装、一次性食品容器等领域。且加工过程简便，工艺绿色环保，对环境不造成任何危害和污染。

技术领域

本发明属于改性淀粉技术领域，特别涉及一种兼具高力学性能和高热学性能的金属离子增强的改性热塑性淀粉及其制备方法和应用。

背景技术

现在，以石油为原料的塑料对环境有很大的影响。利用可生物降解聚合物来代替以石油为原料制备的塑料是目前的研究热点。在可再生可降解的聚合物中，淀粉具有来源丰富、可降解、成本较低等优点。因此，在可生物降解塑料中得到应用广泛。但是，淀粉的加工性能和机械性能有很大的缺陷，这限制了淀粉在可降解塑料制品中的应用，如食品包装、一次性食品容器等。为了消除淀粉分子之间的氢键，使淀粉具有热塑性加工特性，提升其加工性能，通常将淀粉与极性增塑剂混合，如甘油、多碱醇、尿素等。然而，热塑性淀粉低脆性、低延性的机械性能限制了热塑性淀粉的应用。

通过加入填料改性淀粉是一种增强热塑性淀粉性能的方法。Kelnar等人[Industrial CropsProducts,2013,46(4):186-190.]报道了利用少量壳聚糖与蒙拓土结合，加入热塑性淀粉可以提高其机械性能。Jiang X等人[Carbohydrate Polymers,2012,90(4):1677-1684.]报道了将CaCl₂作为塑化剂加入淀粉/PVA复合膜，提升了淀粉和PVA的兼容性，最终使复合膜变得柔韧，但同时拉伸性能有明显的降低。Glenn等人[Ind CropProd.46(2013)186-190]报道在加入CaCO₃之后对淀粉发泡后的机械性能有负面的影响。而通过加入金属离子直接改性增强热塑性淀粉的方法未见报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种兼具高力学性能和高热学性能的金属离子增强的改性热塑性淀粉的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的兼具高力学性能和高热学性能的金属离子增强的改性热塑性淀粉。

本发明再一目的在于提供上述兼具高力学性能和高热学性能的金属离子增强的改性热塑性淀粉在食品包装领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种兼具高力学性能和高热学性能的金属离子增强的改性热塑性淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉(CS)、丙三醇预混合，得到预混合物，再加入葡萄糖酸钙(CG)混合，挤出造粒，得到改性热塑性淀粉。

所用淀粉与丙三醇的质量比为6:4～8:2，优选为7:3。

所用含葡萄糖酸钙与预混合物的质量比为1:100～25:100，优选为10:100。

所述挤出造粒的螺杆转速优选为70～90转/分钟。

所述挤出造粒的温度优选为125～145℃。

所述淀粉使用前优选先进行干燥，更优选在100～110℃干燥7～8h。

所述葡萄糖酸钙(CG)使用前优选进行破碎，更优选在高速破碎机破碎。

所述得到的改性热塑性淀粉可进行纯化，如可将其加水洗涤，再置于无水乙醇中(可置于索氏提取器中)70～90℃提纯24h，得到纯化后改性热塑性淀粉。