[发明专利]一种淀粉基可降解塑料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可降解塑料及其制备方法。具体涉及一种淀粉基可降解塑料。所述塑料包括改性淀粉30‑65份、聚乳酸40‑70份、聚乙烯醇15‑30份、碱木质素5‑6份、增塑剂5‑13份。本发明的有益效果在于：（1）引入了功能化离子液体作为增塑剂，该离子液体阳离子的一个官能团能够与淀粉和木质素发生氢键相互作用，阴离子则可以通过静电作用束缚在阳离子周围，这种氢键和静电的双重作用避免了其迁移；（2）本离子液体增塑剂的使用还可以降低产品的玻璃化温度，提高产品的韧性和低温使用性能。

技术领域

本发明属于可降解塑料技术领域，具体涉及一种淀粉基可降解塑料及其制备方法。

背景技术

淀粉基生物降解塑料是目前最具发展前景的可降解塑料之一，其一般由淀粉、增塑剂和可降解树脂，如聚乳酸、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯等共混制备而成，相比纯降解树脂具有更好的加工性能和成本优势。天然淀粉中含有大量的羟基，具有较强的极性和亲水性，天然淀粉中含有13％-20％的水分，这些水分和淀粉中具有的羟基会形成较强的氢键，使得天然淀粉呈现出颗粒的结构。总之天然淀粉是一种刚性较大而又带有很多中链的天然大分子，该大分子内包含了晶态和无定形态的非均相物质，分子内又有许多羟基等可形成氢键的基团，结晶度较大。这些性质导致了淀粉的熔点高于其降解温度，在实际中无法直接加工。而为了改善淀粉的流动性能，需要加入增塑剂，使淀粉的可塑性提高，经过塑化的淀粉分子的氢键作用被削弱，分子链的扩散能力提高，材料的玻璃转化温度降低，所以在淀粉分解前可实现微晶的熔融。同时，原淀粉制备的薄膜力学性能较差，脆性较大，而加入增塑剂可以使淀粉分子间的距离增大，提高分子链的柔性，从而提高淀粉膜的韧性。

然而，淀粉基塑料与传统高分子材料一样，增塑剂容易从材料的内部迁移至包装界面，由增塑剂迁移引起的危害健康等问题引起了社会广大群众的关注。目前，为了抑制增塑剂的迁移，有关学者研究采用不同的手段对高分子聚合物进行改性，例如采用辐射技术对材料表面进行改性，添加与增塑剂和材料发生较强相互作用的纳米粒子等。但是现有方法均不能很好的抑制增塑剂的迁移。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种淀粉基可降解塑料及其制备方法，具体方案如下：

一种淀粉基可降解塑料，包括改性淀粉30-65份、聚乳酸40-70份、聚乙烯醇15-30份、碱木质素5-6份、增塑剂5-13份；其特征在于，所述增塑剂为离子液体增塑剂，具体结构为，

该增塑剂阳离子为羟基和酯基双功能化的阳离子，阴离子为二辛基琥珀酸根结构，由于阳离子结构中引入了羟基使其很容易与淀粉中的羟基形成氢键作用，从而束缚在淀粉分子周围，限制了其迁移，而阴离子则依靠与阳离子之间的静电相互作用牢牢吸附在阳离子附近，限制了其迁移。另一方面，阳离子的另一端的长链酯基和琥珀酸二辛酯磺酸根阴离子可以嵌入到可降解树脂中，起到增韧的作用，从而也提高了淀粉的分散性能和产品的力学性能。

所述增塑剂的制备主要包括两步反应，首先将羟乙基咪唑与6-溴己酸乙酯反应生成羟基和酯基双功能化的咪唑阳离子溴盐，然后将所得到的溴盐与琥珀酸二辛酯磺酸钠盐在水中进行阴离子交换获得增塑剂产品，具体反应路线如下：

进一步的，所述改性淀粉为马来酸酐酯化淀粉，通过对淀粉的酯化改性可以有效的消耗淀粉中的部分羟基，淀粉粒内结晶区的氢键被有效破坏，使其更容易与增塑剂和树脂基体作用形成氢键缔合作用，提高体系的温度性和最终产品的力学性能；

所述碱木质素为碱法制浆产生的麦草碱木质素。

所述淀粉基可降解塑料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)淀粉的改性：将干淀粉与马来酸酐在高速混合机中混合均匀，80℃下进行干法合成，反应2h后将反应物冷却，加入一定量的丙酮洗涤掉未反应的马来酸酐，恒温干燥获得马来酸酐酯化改性的干淀粉；