[发明专利]一种耐热性的低成本生物塑料及制备方法

说明书

本发明涉及生物塑料领域，具体涉及淀粉基生物塑料，进一步涉及具有良好加工特性的、耐热降解的低成本生物塑料及其制备方法。本发明通过将淀粉交联糊化，并乳化、高压喷雾干燥、快速冷凝，由蜡快速冷凝固化形成由蜡包覆淀粉的微粒；进一步利用钡离子与硫酸根离子形成硫酸钡沉淀的特性，将盐液沉积在由蜡包覆淀粉的微粒表面最终形成硫酸钡膜，得到由硫酸钡牢固包覆的淀粉微球；与热塑性何聚合物混炼得到一种耐热性的低成本生物塑料。由于淀粉始终由硫酸钡牢固保护，不但避免了淀粉热降解的风险，而且硫酸钡包裹的淀粉呈球形，具有良好的加工流动性，特别是由于淀粉受硫酸钡壳的保护，有效避免了淀粉用于塑料时耐水性差的缺陷。

技术领域

本发明涉及生物塑料领域，具体涉及淀粉基生物塑料，进一步涉及具有良好加工特性的、耐热降解的低成本生物塑料及其制备方法。

背景技术

降解塑料对解决一次性塑料包装制品带来的环境污染问题发挥了重要的作用。随着环境保护的持续深入和力度加大，单一的光降解塑料、自动崩解降解难以满足人们对塑料降解的需要。可持续、生态环保的生物塑料成为主要的发展方向。

根据生物塑料产业发展，目前已有诸如聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚二氧化碳（PPC）、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等多种完全由生物质合成的生物塑料。然而正是由于这些生物质塑料具有可完全降解性，导致了这些材料在加工过程中存在降解，而且热塑加工稳定性极差，与普通塑料的热塑加工性相比，存在熔体强度低、发脆等缺陷，特别是吹膜加工时拉升提膜困难，往往得到的生物塑料薄膜较厚。

另外，现有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚二氧化碳、聚己内酯等生物质塑料的制备还存在诸多缺陷，如原料采用微生物发酵或化学合成的原料，难以持续稳定的供应；制备过程稳定性差，难以规模化大批量生产。因此造成现有生物塑料成本高。目前，一方面，随着环保要求，市场急需生物塑料制备各类包装产品，而另一方面，难以有低成本、可稳定加工的生物塑料供应。

淀粉作为一种低成本可大批量稳定供应的生物质材料，是用于制备生物塑料较佳的选择。目前已有淀粉基生物塑料。如意大利Novamont公司生产淀粉基生物降解塑料，商品名“Mater Bi”，年产量3万吨，在包装材料、堆肥袋、卫生用品、一次性餐具、农用地膜等方面得到了较好的推广应用。因此选用淀粉用于制备生物塑料，不仅成本低，而且原料能够得到持续稳定的供应。

鉴于淀粉是碳水化合物，淀粉颗粒的结晶度一般在15％到45％之间，不具备同塑料一样的热塑加工性。一直以来，为了将淀粉用于生物塑料，对淀粉的热塑化处理成为主要的技术方向。例如：对淀粉进行接枝改性；通过对淀粉结构上羟基官能团反应进行酯化提高淀粉的疏水特性或使淀粉具有聚合物的热加工特性；通过加入增塑剂降低淀粉分子间作用力而使淀粉具有热塑性；超细化改性消除结晶，从而削弱淀粉分子链间的范德华力，使得分子链易移动，降低淀粉的熔融温度，使之具有热塑性。但由于淀粉自身性能难以彻底改变，因此现有热塑性处理技术不能根本使淀粉具有同普通塑料一样的热塑加工性。从而淀粉与聚合物塑料混合加工时淀粉添加量难以提升，热塑加工性较差，且淀粉在塑料中耐水性降低。

限于淀粉热塑性加工的缺陷，造成淀粉基生物塑料中淀粉添加量有限，而且在多次热加工时，淀粉存在热降解的风险，同时淀粉用于生物塑料还存在耐水性降低的缺陷。本领域技术人员公知的，淀粉的热稳定能力有限，现有的热塑性技术处理难以使淀粉塑料具备较好的抵抗高温降解性、难以具备较佳的热塑加工流动性、难以具有同普通塑料一样的耐水性。

发明内容