一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，屬于新型材料技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸是一種性能優(yōu)異的生物降解材料，與其他降解材料相比，具有高強(qiáng)度；熱塑 性；疏水性；成型加工容易；可完全降解；降解產(chǎn)物對(duì)人體無毒無害；來源于可再生資源； 易于回收利用的優(yōu)點(diǎn)。近些年來，淀粉/聚乳酸共混可降解材料綜合了聚乳酸的高性能和 淀粉的低成本，不但能夠部分替代傳統(tǒng)石油基塑料，更拓展了淀粉的非食物用途，是一種極 具開發(fā)前景的新型可降解塑料
[0003] 但是由于天然淀粉無法熔融加工，在與聚乳酸共混中以淀粉顆粒的形式填充其 中，添加量受到制約，共混材料的使用性能也不盡如人意。對(duì)淀粉進(jìn)行酯化改性可提高其 與聚合物的相容性，常用的酯化方法是在溶液中進(jìn)行，酯化劑和溶劑使用量大，生產(chǎn)成本較 高。因此本發(fā)明采用干法酯化法制備酯化淀粉，再與聚乳酸進(jìn)行熔融共混，提高相容性拓寬 淀粉的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服以上不足，本發(fā)明提供了一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法， 大大降低了生產(chǎn)成本，提高相容性拓寬淀粉的應(yīng)用范圍。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，包括如下工藝步驟：
[0007] (1)酯化淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于60-100 °C高速攪拌 10-2011^11，再加入淀粉質(zhì)量2%-10%的馬來酸酐，在60-100°〇的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法 酯化，反應(yīng)l-3h后倒出；等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來 酸酐，重復(fù)3-5次，置于30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉；
[0008] (2)酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:1-1:9 混合，并加入聚乳酸和酯化淀粉總量10% -25%的增塑劑室溫密封放置10-20h，用雙螺桿 擠出機(jī)在130-170°C下擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上160-180°C下模壓成型，即得 酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料。
[0009] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0010] (1)、本發(fā)明對(duì)淀粉進(jìn)行酯化改性可提高其與聚合物的相容性，提高了淀粉的使用 量，環(huán)保效應(yīng)突出。
[0011] (2)、本發(fā)明減少了酯化劑和溶劑使用量，不但大大縮小了成本，而且縮小了污物 處理成本，十分節(jié)能環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方 案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0014] -種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，包括如下工藝步驟：
[0015] (1)酯化變性淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于60-KKTC高速攪拌 10-2011^11，再加入淀粉質(zhì)量2%-10%的馬來酸酐，在60-100°〇的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法 酯化，反應(yīng)l_3h后倒出；等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來 酸酐，重復(fù)3-5次，置于30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉；
[0016] (2)酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:1-1:9 混合，并加入聚乳酸和酯化淀粉總量10% -25%的增塑劑室溫密封放置10-20h，用雙螺桿 擠出機(jī)在130-170°C下擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上160-180°C下模壓成型，即得 酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料。
[0017] 作為優(yōu)選方案，所用馬來酸酐量為淀粉總量的5% -8%，酯化溫度為70-90°C，酯 化反應(yīng)時(shí)間為I. 5-2. 5h。
[0018] 作為優(yōu)選方案，所用增塑劑為丙三醇、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二辛酯、檸檬酸三丁 酯、亞磷酸三苯酯、葵二酸二丁酯中的一種。
[0019] 作為優(yōu)選方案，復(fù)合材料的擠出溫度為150_160°C，模壓溫度為170°C。
[0020] 作為優(yōu)選方案，酯化淀粉與聚乳酸的質(zhì)量比為1:3-1:5。
[0021] 作為優(yōu)選方案，所用增塑劑的用量為酯化淀粉和聚乳酸總量的15% -20%。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] (1)酯化變性淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于65°C高速攪拌lOmin，再 加入淀粉質(zhì)量2 %的馬來酸酐，在65°C的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法酯化，反應(yīng)2h后倒出。 等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來酸酐，重復(fù)3-5次，置于 30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉。
[0024] (2)酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:2混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉總量10%的塑化室溫密封放置l〇h。用雙螺桿擠出機(jī)在160°C下 擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上170°C下模壓成型，即得酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料
[0025] 實(shí)施例2
[0026] (1)酯化變性淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于70°C高速攪拌lOmin，再 加入淀粉質(zhì)量5 %的馬來酸酐，在70°C的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法酯化，反應(yīng)2h后倒出。 等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來酸酐，重復(fù)3-5次，置于 30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉。
[0027] (2)酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:5混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉總量20%的塑化室溫密封放置15h。用雙螺桿擠出機(jī)在165°C下 擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上170°C下模壓成型，即得酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材 料。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] (1)酯化變性淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于80°C高速攪拌lOmin，再 加入淀粉質(zhì)量8 %的馬來酸酐，在80°C的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法酯化，反應(yīng)3h后倒出。 等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來酸酐，重復(fù)3-5次，置于 30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉。
[0030] (2)酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:4混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉總量10%的塑化室溫密封放置20h。用雙螺桿擠出機(jī)在170°C下 擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上180°C下模壓成型，即得酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料
[0031] 實(shí)施例4
[0032] (1)酯化變性淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于90°C高速攪拌lOmin，再 加入淀粉質(zhì)量10%的馬來酸酐，在90°c的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法酯化，反應(yīng)3h后倒出。 等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來酸酐，重復(fù)3-5次，置于 30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉。
[0033] (2)酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:8混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉總量25%的塑化室溫密封放置20h。用雙螺桿擠出機(jī)在170°C下 擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)于180°C下模壓成型，即得酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料
[0034] 試驗(yàn)一
[0035] 力學(xué)性能測(cè)試：抗拉性能和彎曲性能分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-92和GB/T 9341-2000進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試儀器為萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，每個(gè)試樣測(cè)5次取平均值。下表為增塑 劑為丙三醇，用量為15%時(shí)的力學(xué)性能。
[0036] 試驗(yàn)二
[0037] 吸水率測(cè)試：按GB1034-98要求，將測(cè)試樣品裁成1〇111111\1〇111111\2111111大小，50°〇真 空干燥48h，稱重記為ml，室溫下將試樣放入蒸餾水中浸泡24h，然后取出試樣用濾紙拭干 表面，再次稱重記為m2。吸水率按公式計(jì)算。
[0038] m2 -m\ 吸水率=wi
[0039] 下表為增塑劑為丙三醇，用量為15%時(shí)的吸水率。
[0040]
[0041 ] 經(jīng)檢測(cè)，上述實(shí)施例中，改性后的酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料對(duì)比普通淀粉/聚乳 酸復(fù)合材料，在相同的配比條件下，拉伸強(qiáng)度跟彎曲強(qiáng)大大大提高，斷裂伸長(zhǎng)率和吸水率明 顯下降，達(dá)到很好的使用效果。
[0042] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征包括如下工藝步驟： (1) 酯化淀粉的制備：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于60-100°C高速攪拌10-20min，再 加入淀粉質(zhì)量2% -10%的馬來酸酐，在60-100°C的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法酯化，反應(yīng) l-3h后倒出；等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來酸酐，重復(fù) 3-5次，置于30°C真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉； (2) 酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備：將酯化淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:1-1:9混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉總量10% -25%的增塑劑室溫密封放置10-20h，用雙螺桿擠出機(jī) 在130-170°C下擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上160-180°C下模壓成型，即得酯化淀 粉/聚乳酸復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于： 所述步驟（1)中馬來酸酐量為淀粉總量的5% -8%，酯化溫度為70-90°C，酯化反應(yīng)時(shí)間為 I. 5~2. 5h〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述 步驟（2)中增塑劑為丙三醇、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二辛酯、檸檬酸三丁酯、亞磷酸三苯酯、 葵二酸二丁酯中的一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于： 所述步驟（2)中復(fù)合材料的擠出溫度為150-160°C，模壓溫度為170°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于： 酯化淀粉與聚乳酸的質(zhì)量比為1:3-1:5。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述 步驟（2)中增塑劑的用量為酯化淀粉和聚乳酸總量的15% -20%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，包括如下工藝步驟：將淀粉加入到高速混合機(jī)中于60-100℃高速攪拌10-20min，再加入淀粉質(zhì)量2％-10％的馬來酸酐，在60-100℃的溫度下高速攪拌進(jìn)行干法酯化，反應(yīng)1-3h后倒出；等反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，用丙酮為洗滌液，用抽濾法洗去未反應(yīng)的馬來酸酐，重復(fù)3-5次，置于30℃真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉；將酯化變性淀粉與聚乳酸以質(zhì)量比1:1-1:9混合，并加入聚乳酸和酯化淀粉總量10％-25％的增塑劑室溫密封放置10-20h，用雙螺桿擠出機(jī)在130-170℃下擠出造粒，制得的粒子在平板硫化機(jī)上160-180℃下模壓成型，即得酯化淀粉/聚乳酸復(fù)合材料。本發(fā)明大大降低了生產(chǎn)成本，提高相容性拓寬淀粉的應(yīng)用范圍。
【IPC分類】C08L3/06, C08L67/04
【公開號(hào)】CN104893008
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510234140
【發(fā)明人】支朝暉, 李炳健
【申請(qǐng)人】常州龍駿天純環(huán)?？萍加邢薰? 秦皇島龍駿環(huán)保實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日