[发明专利]一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法。采用特定制备方法自制得到纳米纤维素，并将纳米纤维素与聚乙烯甲酰胺以特定比例复配，制得的热塑性淀粉复合材料具有优异的力学性能及突出的环保性能，加入纳米纤维素及聚乙烯甲酰胺后，材料的断裂伸长率及缺口冲击强度均得到提高。与现有技术相比，本发明复合材料原料易得，制备方法简单方便、无需特殊生产设备，工艺成本低廉，并且易于生物降解，具有良好环保性能，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种热塑性淀粉复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料由于其优异的性能被广泛使用，但废弃一次性塑料制品也带来了严重的“白色污染”。可降解塑料的开发与利用是解决一次性塑料污染的有效手段，其中淀粉基生物降解塑料由于其优良的性能尤为受到关注。

淀粉分子含有丰富的羟基，使得淀粉分子间存在大量氢键，氢键的存在使得淀粉的熔融温度较高，但是淀粉的分解温度较低，在进行热加工时，淀粉尚未达到熔融状态便已分解，因此要制备淀粉基生物降解塑料需使天然淀粉具备热塑性。

然而，热塑性淀粉性质较脆，并且与其他高聚物相容性较差，简单共混挤出易出现相分离等缺陷，由此制得的复合材料通常力学性能不佳。为改善热塑性淀粉复合材料上述缺陷，例如CN104910425A、CN102321249A、CN101367986A等现有技术多采用亲水基团对复合材料中其他高聚物进行接枝改性以提高其亲水性，从而改善热塑性淀粉复合材料中各组分的相容性。上述方法虽能一定程度提高材料力学性能，但是其步骤繁琐，接枝反应的反应条件控制难度较大，温度、时间稍有偏差便会导致无法得到预期产物，并且即使可得到预期接枝产物，但由于接枝反应物通常不止一个接枝位点，反应后可能会出现多种接枝产物，因此还需要实施额外的除杂操作。可见，接枝改性的方法工艺难度大、对操作要求较高。

因此，有必要开发一种力学性能优异、环保性能突出且简单易得的热塑性淀粉复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热塑性淀粉复合材料，采用特定制备方法制得纳米纤维素，并将纳米纤维素与聚乙烯甲酰胺以特定比例复配，制得的热塑性淀粉复合材料具有优异的力学性能及突出的环保性能，并且本发明复合材料原料易得，制备方法简单方便、无需特殊生产设备，工艺成本低廉。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种热塑性淀粉复合材料，其特征在于，所述复合材料包含成分A及成分B；

其中，以质量份数计，所述成分A包含热塑性淀粉20-65份、聚乳酸15-55份、纳米纤维素20-40份、聚乙烯甲酰胺8-18份；

其中，所述纳米纤维素与所述聚乙烯甲酰胺的质量比为2:(1-4)；

所述成分B为增容剂和增韧剂，所述成分B总质量为成分A总质量的1-5％。

进一步地，所述复合材料包含热塑性淀粉35-55份、聚乳酸25-45份、纳米纤维素20-30份、聚乙烯甲酰胺8-14份。

进一步地，所述复合材料包含热塑性淀粉45份、聚乳酸25份、纳米纤维素20份、聚乙烯甲酰胺10份。

所述纳米纤维素制备方法包括如下步骤，

S1：准备酸溶液，并制备粒径为5-10mm的纤维素物料；

S2：将所述酸溶液加入反应容器中，然后将所述纤维素物料加入所述酸溶液中，边搅拌边加入并保持体系温度为40-60℃，在恒温状态下匀速搅拌使所述酸溶液对所述纤维素物料进行酸解；

S3：搅拌4-6h使所述纤维素物料变为白色絮状物，向反应容器中加入去离子水终止酸解反应，得到混合物A，其中，去离子水用量为所述纤维素物料与所述酸溶液总重量的1.5-1.8倍；