[发明专利]一种高效制备用于生物降解塑料的热塑性淀粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及淀粉改性技术领域，具体涉及通过中子辐射改性淀粉，特别是涉及一种高效制备用于生物降解塑料的热塑性淀粉的方法。

背景技术

淀粉是天然高分子之一，是植物中碳水化合物的主要储存库，也是绿色植物进行光合作用的产物。目前对淀粉的研究与开发主要集中在食品、医药、材料等领域，与石油化工原料相比，具有价格低廉、可再生、可生物降解、污染小等优点，符合环境保护和可持续发展战略，因此应用极其广泛。

在淀粉材料的应用中，作为最具发展前景的生物降解材料之一便是非常重要的一项。按其发展过程，淀粉降解塑料前后共经历了三个主要技术发展阶段：填充型淀粉塑料、淀粉基塑料和全淀粉热塑性塑料。填充型淀粉塑料多由淀粉与聚乙烯或聚丙烯等高分子的共混物制备，其最大缺点为产品的淀粉组成经降解后会留下一个不能再降解的塑料聚合物；淀粉基塑料使用聚乙烯醇等亲水性高分子与含量大于50%的淀粉高分子进行共混制备，藉由淀粉高分子和亲水性高分子间的物理和化学反应，此类材料具有较优异的生物可降解特性与可加工性；全淀粉热塑性塑料利用改性方式使淀粉高分子的结构以无序化排列并具有热塑特性，在淀粉含量90% 以上的前提下，于高温、高压和高湿条件下制备全生物可降解塑料，因此全淀粉塑料是真正完全可降解的塑料。

在实际应用中，由于天然淀粉溶解度小、分散性差、不能形成稳定的胶溶体系等性质，需要在其原有性质的基础上，增加其某些功能性或引进新的特性，使其更适合于一定应用的要求。在用于生物塑料时，因其具有半结晶的颗粒结构，内部主要为非晶区域，而外层结晶区域且非常牢固，不利于生物降解塑料的制备，因此需要在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，针对性地改善淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改改淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而改变淀粉的天然特性，使其更适合于生物降解塑料的要求，常规处理淀粉的手段有使用化学试剂，或采用球磨等手段。

中国发明专利申请号201310219775.3公开了一种可降解热塑性淀粉材料及其制备方法，其组成主要包括食品级淀粉、环氧大豆油、山梨醇、单甘酯、甲酰胺和0.2%聚丙烯酸钠水溶液，也可根据实际需要加入滑石粉、硬脂酸钙、柠檬酸三乙酯、十溴二苯乙烷、聚磷酸铵，将这些组分和相关增塑剂按照搅拌混合、高温挤压和切粒烘干等顺序即可制得最终成品。

中国发明专利申请号201710649812.2公开了一种热塑性淀粉及其制备方法与应用，此发明先对淀粉进行接枝改性，得到聚酯接枝淀粉，其在聚乳酸上接枝水性聚合物，可有效提高聚乳酸的亲水性，改善聚乳酸和淀粉的界面相容性，从而得到性能良好的热塑性淀粉。

中国发明专利申请号200710041319.9公开了热塑性淀粉及其制备方法，制备方法如下:将淀粉、甘油或山梨糖醇、松香甘油脂、硬酯酸和水，在挤出机中，二氧化碳的超临界或亚临界状态下，进行反应，然后挤出切粒，获得所说的热塑性淀粉的颗粒。

中国发明专利申请号201510600097.4公开了一种可降解热塑性淀粉材料的制备方法，该方法中包括：原淀粉、引发剂、增塑剂和天然纤维素，其步骤为：先将原淀粉放入搅拌反应釜，加入引发剂进行接枝反应，得到改性淀粉；再将天然纤维素、增塑剂和改性淀粉加入高速混合机中混合均匀，然后放入螺杆挤出机中塑化并造粒成颗粒状。

根据上述，现有方案中天然淀粉用于生物塑料时因其半结晶颗粒结构在大分子高聚物糊化温度高，黏度大，热塑性差，不利于生物降解塑料的制备，而一般处理淀粉或淀粉改性的手段要么使用大量化学试剂，对环境有一定不利影响，要么采用球磨等低效手段，鉴于此，本发明提出了一种创新性的高效制备用于生物降解塑料的热塑性淀粉的方法，可有效解决上述技术问题。

发明内容

针对目前应用较广的淀粉可降解塑料应用中，天然淀粉糊化温度高，黏度大，热塑性差等问题，以及传统方法处理淀粉的方式低效、过程复杂或需加入大量化学试剂对环境造成影响，本发明提出一种高效制备用于生物降解塑料的热塑性淀粉的方法，从而保证了高效改性淀粉的同时，保证了制备过程的简单和环境友好性。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种高效制备用于生物降解塑料的热塑性淀粉的方法，所述热塑性淀粉的制备过程为：

（1）取可密闭设备，将石墨粉、丙烯酸酯及无水乙醇制备的混合涂料均匀地喷涂于设备内壁上，置于紫外灯下辐照处理2~3min，使涂料固化，密闭设备覆盖含石墨粉的均匀涂层；