專利名稱：熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
全世界每年有1. 5億噸石油、天然氣等有限的石化資源用于化學(xué) 合成“合成高分子”，為了減少?gòu)U棄合成高分子材料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響和有限資源的利用， 重新構(gòu)筑可持續(xù)發(fā)展的人類社會(huì)已成為世界各國(guó)的共識(shí)。實(shí)現(xiàn)世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，國(guó) 內(nèi)外的相關(guān)研究前沿之一是利用清潔生產(chǎn)技術(shù)，將可再生的生物質(zhì)資源，改性、合成滿足使 用要求的環(huán)境友好高分子新材料，降低對(duì)有限資源的消耗，減少材料使用后對(duì)環(huán)境的污染， 為此國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究更注重尋找新的天然高分子塑料材料。葡甘聚糖是一種從植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物細(xì)菌中提取的天然高分子多糖， 其分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β -1，4-糖苷鍵連接，同時(shí)在甘露糖C-3位上還存在短支 鏈結(jié)構(gòu)，而在C-6位上還存在乙酰基團(tuán)(約每19個(gè)糖殘基上存在一個(gè)乙?；?，這些乙酰 基的存在控制了分子水溶性的大小。葡甘聚糖具有親水性、凝膠性、成膜性、抗菌性、可食用 性、低熱值性等多種特性和一些特殊的生理功能，可廣泛應(yīng)用于環(huán)保、食品、醫(yī)藥、化工以及 生物領(lǐng)域。作為一種可再生天然資源來(lái)源充足、可生物降解、具有化學(xué)可修飾的官能團(tuán)，并 具有一定金屬離子絡(luò)合能力。熱塑改型后葡甘聚糖，是一種經(jīng)過(guò)由魔芋葡甘聚糖及各種有 機(jī)單體自由基聚合，接枝，交聯(lián)等化學(xué)方法獲得的一種可完全生物降解的可熱塑材料，具有 很強(qiáng)的疏水性，擁有廣闊的市場(chǎng)前景，為未來(lái)替代石油化工塑料產(chǎn)品提供了新的思路，但是 熱塑性葡甘聚糖的加工性能不佳，其流變特性不適合常規(guī)聚合物加工設(shè)備上加工出符合使 用要求的產(chǎn)品，綜合力學(xué)性能難以滿足使用要求。淀粉是來(lái)源豐富、價(jià)格便宜的天然高分子物質(zhì)，是一種取之不竭的可再生資源。淀 粉有著能再生、廉價(jià)、易保存和便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，在一定條件下可進(jìn)行各種反應(yīng)，派生出眾 多衍生物。淀粉良好的可利用性和生物降解性使其成為生物降解材料的良好原料，淀粉基 衍生物材料能在多種環(huán)境下被生物降解，最終降解產(chǎn)物C02和Η20可通過(guò)光合作用進(jìn)行再 循環(huán)，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染。多年來(lái)世界各國(guó)對(duì)淀粉基熱塑材料的研究開(kāi)發(fā)十分重視， 但熱塑性淀粉熔體性能差，加工應(yīng)用過(guò)程中存在著困難，其材料的粘度和強(qiáng)度均較低，導(dǎo)致 成型加工過(guò)程中定型速度很慢，實(shí)施吹塑、壓延、注塑紡絲等加工方式難度很大，很難通過(guò) 常規(guī)的加工方法在常規(guī)聚合物加工設(shè)備上加工出符合使用要求的產(chǎn)品。熱塑性葡甘聚糖與熱塑性淀粉熔融共混改性后得到的新型熱塑共混材料加工性 能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過(guò)程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學(xué)性能，其制品使 用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn) 加工領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好的熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混 材料及其制備方法。熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混可以改善熱塑性葡甘聚糖的加工性能，解 決其拉伸強(qiáng)度低等性能不足的問(wèn)題，同時(shí)可以對(duì)熱塑性淀粉起到較好的增塑作用，解決熱 塑性淀粉加工性能、韌性和抗撕裂性能不足、斷裂伸長(zhǎng)率低、薄膜較脆等不足等問(wèn)題，提供一種以天然葡甘聚糖為原料，生產(chǎn)環(huán)境友好的葡甘聚糖/熱塑性淀粉熱塑材料的新方法， 為可再生資源葡甘聚糖的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用服務(wù)。2、技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料，它的各組分的重量份配比為熱塑性葡甘 聚糖1 99，熱塑性淀粉1 99，交聯(lián)劑0 10，增塑劑0 10。所述的熱塑性葡甘聚糖 是按重量份配比將純化葡甘聚糖100份，溶脹于pHIO的50 %的葡甘聚糖乙醇水溶液500份 中，控溫50°C進(jìn)行脫乙酰基10小時(shí)，過(guò)濾、洗滌至中性，在50°C干燥12小時(shí)，再溶脹于500 份水中，控溫50°C，加入過(guò)硫酸鉀2份和丙烯酸甲酯1 5引發(fā)劑100份單體，接枝共聚反 應(yīng)4小時(shí)，過(guò)濾清洗，在50°C下干燥12 小時(shí)，即得到熱塑性葡甘聚糖；所述的熱塑性淀粉 是按重量份數(shù)取淀粉100份、甘油15份、馬來(lái)酸酐20份、過(guò)氧化叔丁基0. 035份、馬來(lái)酸二 辛酯3份和水16份，在高速混煉機(jī)進(jìn)行混合攪拌后，在140°C 160°C通過(guò)擠出機(jī)進(jìn)行熔融 共混接枝反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后的擠出造粒得到熱塑性淀粉；所述的交聯(lián)劑選用順丁烯二酸酐， 檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一種或兩種以上的任意組合；所述的增 塑劑選用丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意 組合。制備熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料的方法，其步驟是第一步，配料按重量比配比取熱塑性葡甘聚糖1 99，熱塑性淀粉1 99，交聯(lián) 劑0 10，增塑劑0 10，在高速混合機(jī)中攪拌混勻5 20min。第二步，干燥將混合均勻的共混物在溫度30 60°C干燥8 12小時(shí)。第三步，共混造粒將干燥好的共混料在雙螺桿擠出機(jī)中于100 140°C熔融共混 5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下擠出造粒，制備成熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混吸 附材料。3、有益效果葡甘聚糖作為一種可再生天然資源，來(lái)源充足以及可生物降解。對(duì)其 進(jìn)行共混改性，可得到以葡甘聚糖為骨架的熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混新材料。作為可再 生資源，它的共混改性和利用一方面可節(jié)省大量石油資源，另一方面可以緩解大量非降解 合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料廢棄后可以在自 然環(huán)境中實(shí)現(xiàn)生物量的循環(huán)。熱塑性葡甘聚糖與熱塑性淀粉共混改性，兩者相容性很好，能 夠達(dá)到熱力學(xué)相容狀態(tài)，避免產(chǎn)品的相分離現(xiàn)象，提高了改性產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。熱塑性葡 甘聚糖與熱塑性淀粉共混改性，使其加工流變特性與聚乙烯相似，便于使用常規(guī)設(shè)備進(jìn)行 工業(yè)化生產(chǎn)。熱塑性葡甘聚糖與熱塑性淀粉共混改性產(chǎn)品，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，其制品使用 后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加 工領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中所述原料份數(shù)除特殊說(shuō)明外， 均為重量份數(shù)。實(shí)施例1 按重量比取熱塑性葡甘聚糖1份、熱塑性淀粉99份，順丁烯二酸酐1份 在高速混合機(jī)中攪拌5分鐘，在溫度30°C干燥12小時(shí)，控溫于100°C將共混料在雙螺桿擠 塑機(jī)中熔融共混5min，在110°C、IMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料。 實(shí)施例2 按重量比取熱塑性葡甘聚糖99份、熱塑性淀粉1份，鄰苯二甲酸二丁酯 10份在高速混合機(jī)中攪拌20分鐘，在溫度60°C干燥8小時(shí)，控溫于140°C將共混料在雙螺 桿擠塑機(jī)中熔融共混lOmin，在150°C、0. IMPa下造粒得到完全生物降解熱塑性葡甘聚糖/ 淀粉共混材料。實(shí)施例3 按重量比取熱塑性葡甘聚糖10份、熱塑性淀粉90份，檸檬酸三丁酯3份 和丙三醇3份、聚乙二醇7份在高速混合機(jī)中攪拌8分鐘，在溫度40°C干燥10小時(shí)，控溫于 110°C將熔融共混料在雙螺桿擠塑機(jī)中共混6min，在120°C、0. 7MPa下造粒得到完全生物降 解熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料。實(shí)施例4 按重量比取熱塑性葡甘聚糖30份、熱塑性淀粉70份，乙撐雙硬脂酸酰 胺5份和己二酸二丁酯3份在高速混合機(jī)中攪拌10分鐘，在溫度45°C干燥12小時(shí)，控溫于 120°C將共混料在雙螺桿擠塑機(jī)中熔融共混7min，在130°C、0. 5MPa下造粒得到完全生物降 解熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料。實(shí)施例5 按重量比取熱塑性葡甘聚糖50份、熱塑性淀粉50份，六方氮化硼7份 和聚乙二醇5份在高速混合機(jī)中攪拌15分鐘，在溫度35°C干燥12小時(shí)，控溫于130°C將共 混料在雙螺桿擠塑機(jī)中熔融共混8min，在140°C、0. 3MPa下造粒得到完全生物降解熱塑性 葡甘聚糖/淀粉共混材料。實(shí)施例6 按重量比取熱塑性葡甘聚糖70份、熱塑性淀粉30份，檸檬酸三丁酯5 份、乙撐雙硬脂酸酰胺5份和丙三醇7份在高速混合機(jī)中攪拌12分鐘，在溫度50°C干燥8 小時(shí)，控溫于140°C將共混料在雙螺桿擠塑機(jī)中熔融共混9min，在150°C、0. 2MPa下造粒得 到完全生物降解熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料。
權(quán)利要求
一種熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料，其特征在于，它的各組分的重量份配比為熱塑性葡甘聚糖1～99，熱塑性淀粉1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料，其特征是，所述的熱塑性葡甘 聚糖，是按重量份配比將純化葡甘聚糖100份，溶脹于pHIO的50%的葡甘聚糖乙醇水溶液 500份中，控溫50°C進(jìn)行脫乙?；?0小時(shí)，過(guò)濾、洗滌至中性，在50°C干燥12小時(shí)，再溶脹 于500份水中，控溫50°C，加入過(guò)硫酸鉀2份和丙烯酸甲酯1 5引發(fā)劑100份單體，接枝 共聚反應(yīng)4小時(shí)，過(guò)濾清洗，在50°C下干燥12 小時(shí)，即得到熱塑性葡甘聚糖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料，其特征是，所述的熱塑性淀 粉，是按重量份數(shù)取淀粉100份、甘油15份、馬來(lái)酸酐20份、過(guò)氧化叔丁基0. 035份、馬來(lái) 酸二辛酯3份和水16份，在高速混煉機(jī)進(jìn)行混合攪拌后，在140°C 160°C通過(guò)擠出機(jī)進(jìn)行 熔融共混接枝反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后的擠出造粒得到熱塑性淀粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料，其特征是，所述的交聯(lián)劑為 順丁烯二酸酐，檸檬酸三丁酯、乙撐雙硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一種或兩種以上的任意 組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料，其特征是，所述的增塑劑為 丙三醇，聚乙二醇，鄰苯二甲酸二丁酯，己二酸二丁酯中的一種或兩種以上的任意組合。
6.制備權(quán)利要求1所述的熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料的方法，其步驟是第一步，配料按重量比配比取熱塑性葡甘聚糖1 99，熱塑性淀粉1 99，交聯(lián)劑0 10，增塑劑0 10，在高速混合機(jī)中攪拌混勻5 20min ；第二步，干燥將混合均勻的共混物在溫度30 60°C干燥8 12小時(shí)；第三步，共混造粒將干燥好的共混料在雙螺桿擠出機(jī)中于100 140°C熔融共混5 lOmin，在110 150°C、0. 1 IMPa下擠出造粒，制備成熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混吸附材 料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱塑性葡甘聚糖/淀粉共混材料及其制備方法。它的各組分重量比為熱塑性葡甘聚糖1～99，熱塑性淀粉1～99，交聯(lián)劑0～10，增塑劑0～10。它的制備方法是將原料在高速混合機(jī)中攪拌5～20分鐘，在溫度30～60℃干燥8～12小時(shí)，控溫于100～140℃將共混料在雙螺桿擠塑機(jī)中熔融共混5～10min，在110～150℃、0.1～1MPa下造粒而得產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品加工性能良好，在擠塑、吹塑、注塑和發(fā)泡過(guò)程中具有優(yōu)良的熱塑加工特性和力學(xué)性能，其制品使用后完全降解且環(huán)境友好，可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B29C47/92GK101864095SQ20091005896
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者徐東, 羅學(xué)剛 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)