專利名稱：一種熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械力與檸檬酸雙改性熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法。
背景技術(shù)：
熱塑性淀粉(TPS)是淀粉在改性劑以及熱和剪切力作用下破壞淀粉分子間的氫鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使其能夠在分解前達(dá)到微晶的熔融，從而可熱塑加工成材料使用。目前熱塑性玉米淀粉的制備主要有以下幾種方法1.將玉米淀粉分散在水或有機溶劑中，配成濃度為35%-45%的懸浮液，加氫氧化鈉與一氯乙酸于淀粉乳中，在低于糊化溫度條件下與化學(xué)試劑進(jìn)行反應(yīng)，然后經(jīng)過濾、清洗、干燥得到產(chǎn)品；2.用甲酰胺作為塑化劑制備了熱塑性淀粉(TPS)，3.以玉米淀粉為原料僅僅加入檸檬酸，甘油改性劑制備熱塑性玉米淀粉；4.用玉米淀粉，聚乙烯醇(PVA)，甘油為原料，檸檬酸作為添加劑和戊二醛作為交聯(lián)劑混合加工；5.將玉米淀粉與塑化劑按照質(zhì)量比1 0.2 0.35的比例加入轉(zhuǎn)速為1000 4000轉(zhuǎn)/分鐘高速混合機中混合，混合5分鐘，然后將混合物密封在塑料袋中放置M小時后備用，按照質(zhì)量比1 0. 01 0. 05的比例，將聚乙烯醇水溶液與蒙脫土在容器中于80°C溫度下強烈攪拌6 10小時，然后將混合溶液密封放置M小時后備用；混合物混合均勻后將混合物放入雙螺桿配混擠出機擠出，即制成熱塑性淀粉材料；6.利用雙螺桿擠出機對玉米淀粉進(jìn)行糊化處理，經(jīng)干燥、粉碎后制得預(yù)糊化淀粉，以其為原料，添加甘油， PVA為增塑劑制備熱塑性淀粉；7.用辛烯基琥珀酸酐制備疏水化熱塑性淀粉的方法，首先按質(zhì)量比100 0.1 10的比例，將淀粉與辛烯基琥珀酸酐(ASA)加入到高速混合機中混合2 10分鐘，將混合物封閉放置4 12小時，經(jīng)螺桿塑料擠出機擠出，制成疏水化熱塑性淀粉；8.在甘油、尿素和水存在下，玉米淀粉在密煉機中可加工成熱塑性淀粉等。上述八種制備方法分別存在以下問題方法1、方法2中沒有出現(xiàn)特殊的部分酯化、淀粉和增塑劑之間沒有強交互作用，所制得的玉米淀粉基質(zhì)的保存期相對較短。方法3中沒有使用超微粉碎技術(shù)，增塑劑與淀粉的接觸不夠充分，所制得的玉米淀粉基質(zhì)的酯化度最高僅為0. 23。 方法4、方法5、方法6中使用了聚乙烯醇(PVA)，這種物質(zhì)是不可完全降解的，不利于保護(hù)環(huán)境。方法7中用到了辛烯基琥珀酸酐，而此物質(zhì)價格比價昂貴，所制得的玉米淀粉基質(zhì)的成本比較高。方法8中用到了尿素，尿素是不可以使用到食品，醫(yī)藥等方面的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有玉米淀粉基質(zhì)制備方法存在的不足，本發(fā)明提供一種工藝簡單、反應(yīng)時間短、成本低、制備的產(chǎn)物保存長且使用范圍更較廣的熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下
一種熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法包括以下操作步驟 (1)、將玉米淀粉超微粉碎，使玉米淀粉顆粒的直徑為58-66微米左右，加入水使玉米淀粉的含水量達(dá)到20% ；(2)、取含水量20%的玉米淀粉25克、檸檬酸10克、甘油7.5克按質(zhì)量比1 :0. 4 :0. 3混合，在轉(zhuǎn)速1500 3000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌3-5分鐘，得混合物，將混合物放入密封袋中，密封放置M小時；
(3)、酯化反應(yīng)將混合物邊加熱邊攪拌，溫度120°C、酯化反應(yīng)60分鐘，得黏稠狀的酯化物，冷卻到室溫；
(4)、將酯化物用蒸餾水抽濾沖洗兩次，洗去未反應(yīng)的檸檬酸，經(jīng)蒸餾水洗后的物質(zhì)在 50°C條件下干燥，得干燥物，將干燥物粉碎，得到微黃色粉末狀熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)。本發(fā)明與現(xiàn)有八種制備方法相比較具有的優(yōu)點方法1、方法2中沒有出現(xiàn)特殊的部分酯化、淀粉和增塑劑之間沒有強交互作用，而本發(fā)明中出現(xiàn)特殊的部分酯化、淀粉和增塑劑之間強交互作用，部分酯化和強交互可以更好的防止回生，更利于制得的玉米淀粉基質(zhì)的長時間保存。方法3中沒有使用超微粉碎技術(shù)，增塑劑與淀粉的接觸不夠充分，產(chǎn)物的酯化度最高僅為0. 23，而本發(fā)明中使用了超微粉碎技術(shù)，淀粉顆粒變小，增加了增塑劑與淀粉顆粒的接觸，增強了增塑劑與淀粉之間的交互作用，使反應(yīng)效率更高而酯化度最高可達(dá)0.346，更利于長期保存。方法4、方法5、方法6中用到了聚乙烯醇(PVA)，此物質(zhì)是不可完全降解的，而本發(fā)明中沒有使用聚乙烯醇(PVA)，因此制得的玉米淀粉基質(zhì)的降解性比方法4、方法5、方法6所制得的產(chǎn)品得要好，更利于保護(hù)環(huán)境。方法7中用到了辛烯基琥珀酸酐，而此物質(zhì)價格比價昂貴，所以成本比較高，方法8中用到了尿素，尿素不可以使用到食品，醫(yī)藥等方面，本發(fā)明中用到的都是無毒物質(zhì)，制得得產(chǎn)品適用范圍更廣。本發(fā)明采用了超微粉碎技術(shù)，未經(jīng)超微粉碎的玉米淀粉顆粒的直徑為101微米左右，超微粉碎后玉米淀粉顆粒的直徑是62微米左右，淀粉顆粒變小，利于淀粉顆粒與改性劑充分接觸，增強了增塑劑與淀粉之間的交互作用，同時也利于熱和剪切力對顆粒的作用， 避免了試劑無效消耗與利用率低下的問題，同時，反應(yīng)時的溫度比較容易達(dá)到和控制，反應(yīng)時間也比較短，反應(yīng)過程中出現(xiàn)了特殊的部分酯化現(xiàn)象，可以防止回生，便于制得的玉米淀粉基質(zhì)長期保存。本發(fā)明熱塑性全降解玉米淀粉的酯化度為0. 346，而僅僅加入檸檬酸、甘油改性劑的單改性熱塑性玉米淀粉酯化度為0. 258，整個制備工藝沒有工業(yè)污水的排出，屬于環(huán)保節(jié)約型工藝。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實施例1
熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法包括以下操作步驟 將普通玉米淀粉超微粉碎，使玉米淀粉顆粒的直徑為58-64微米； 將經(jīng)超微粉碎的500公斤玉米淀粉和125公斤蒸餾水加入密閉反應(yīng)釜中混合，使玉米淀粉的含水量達(dá)到20% ；然后加入250公斤檸檬酸、187. 5公斤甘油，在轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌3分鐘充分混合，于密閉反應(yīng)釜放置M小時；在溫度120°C下加熱攪拌60 分鐘，酯化反應(yīng)，得黏稠狀的酯化物，反應(yīng)結(jié)束冷卻到室溫，得黏稠狀的酯化物；將酯化物用蒸餾水抽濾沖洗兩次，洗去未反應(yīng)的檸檬酸，經(jīng)蒸餾水洗后的物質(zhì)在50°C條件下干燥，得干燥物，將干燥物粉碎，得到微黃色粉末狀熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)?？梢酝ㄟ^擠壓等工藝成型使用。實施例2:
將經(jīng)超微粉碎的1000公斤玉米淀粉和250公斤蒸餾水加入密閉反應(yīng)釜中混合，使玉米淀粉的含水量達(dá)到20% ；然后加入500公斤檸檬酸、375公斤甘油，在轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌5分鐘充分混合。其它步驟同實施例1。實施例3:
將經(jīng)超微粉碎的600公斤玉米淀粉和150公斤蒸餾水加入密閉反應(yīng)釜中混合，使玉米淀粉的含水量達(dá)到20% ；然后加入300公斤檸檬酸、225公斤甘油，在轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌4分鐘充分混合。其它步驟同實施例1。
權(quán)利要求
1. 一種熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟 1. 1、將玉米淀粉超微粉碎，使玉米淀粉顆粒的直徑為58-66微米左右，加入水使玉米淀粉的含水量達(dá)到20% ；·1. 2、取含水量20%的玉米淀粉25克、檸檬酸10克、甘油7. 5克按質(zhì)量比1 :0. 4 :0. 3混合，在轉(zhuǎn)速1500 3000轉(zhuǎn)/分鐘條件下，高速攪拌3-5分鐘，得混合物，將混合物放入密封袋中，密封放置M小時；·1. 3、酯化反應(yīng)將混合物邊加熱邊攪拌，溫度120°C、酯化反應(yīng)60分鐘，得黏稠狀的酯化物，冷卻到室溫；·1. 4、將酯化物用蒸餾水抽濾沖洗兩次，洗去未反應(yīng)的檸檬酸，經(jīng)蒸餾水洗后的物質(zhì)在 50°C條件下干燥，得干燥物，將干燥物粉碎，得到微黃色粉末狀熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)的制備方法。該方法包括以下操作步驟將玉米淀粉超微粉碎，加入水使玉米淀粉的含水量達(dá)到20%；取含水量20%的玉米淀粉、檸檬酸和甘油按質(zhì)量比1∶0.4∶0.3混合，高速攪拌混均；將混合物酯化反應(yīng)，得黏稠狀的酯化物；將酯化物用水沖洗兩次，干燥，粉碎，得到微黃色粉末狀熱塑性全降解玉米淀粉基質(zhì)。本發(fā)明通過超微粉碎使玉米淀粉顆粒變小，與改性劑充分接觸，熱和剪切力對顆粒的作用比較明顯、充分，反應(yīng)時的溫度比較容易達(dá)到和控制，縮短反應(yīng)時間，反應(yīng)過程中出現(xiàn)了特殊的部分酯化現(xiàn)象，可以防止回生，便于制得的玉米淀粉基質(zhì)長期保存。本發(fā)明使用的改性劑等均無毒，且可完全降解物質(zhì)，擴大了玉米淀粉基質(zhì)的使用范圍。
文檔編號C08B31/04GK102268097SQ20111014114
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者袁懷波, 馬莉莎, 高翠平 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)