专利名称：一种热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种机械力与柠檬酸双改性热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法。
背景技术：
热塑性淀粉(TPS)是淀粉在改性剂以及热和剪切力作用下破坏淀粉分子间的氢键和结晶结构，使其能够在分解前达到微晶的熔融，从而可热塑加工成材料使用。目前热塑性玉米淀粉的制备主要有以下几种方法1.将玉米淀粉分散在水或有机溶剂中，配成浓度为35%-45%的悬浮液，加氢氧化钠与一氯乙酸于淀粉乳中，在低于糊化温度条件下与化学试剂进行反应，然后经过滤、清洗、干燥得到产品；2.用甲酰胺作为塑化剂制备了热塑性淀粉(TPS)，3.以玉米淀粉为原料仅仅加入柠檬酸，甘油改性剂制备热塑性玉米淀粉；4.用玉米淀粉，聚乙烯醇(PVA)，甘油为原料，柠檬酸作为添加剂和戊二醛作为交联剂混合加工；5.将玉米淀粉与塑化剂按照质量比1 0.2 0.35的比例加入转速为1000 4000转/分钟高速混合机中混合，混合5分钟，然后将混合物密封在塑料袋中放置M小时后备用，按照质量比1 0. 01 0. 05的比例，将聚乙烯醇水溶液与蒙脱土在容器中于80°C温度下强烈搅拌6 10小时，然后将混合溶液密封放置M小时后备用；混合物混合均勻后将混合物放入双螺杆配混挤出机挤出，即制成热塑性淀粉材料；6.利用双螺杆挤出机对玉米淀粉进行糊化处理，经干燥、粉碎后制得预糊化淀粉，以其为原料，添加甘油， PVA为增塑剂制备热塑性淀粉；7.用辛烯基琥珀酸酐制备疏水化热塑性淀粉的方法，首先按质量比100 0.1 10的比例，将淀粉与辛烯基琥珀酸酐(ASA)加入到高速混合机中混合2 10分钟，将混合物封闭放置4 12小时，经螺杆塑料挤出机挤出，制成疏水化热塑性淀粉；8.在甘油、尿素和水存在下，玉米淀粉在密炼机中可加工成热塑性淀粉等。上述八种制备方法分别存在以下问题方法1、方法2中没有出现特殊的部分酯化、淀粉和增塑剂之间没有强交互作用，所制得的玉米淀粉基质的保存期相对较短。方法3中没有使用超微粉碎技术，增塑剂与淀粉的接触不够充分，所制得的玉米淀粉基质的酯化度最高仅为0. 23。 方法4、方法5、方法6中使用了聚乙烯醇(PVA)，这种物质是不可完全降解的，不利于保护环境。方法7中用到了辛烯基琥珀酸酐，而此物质价格比价昂贵，所制得的玉米淀粉基质的成本比较高。方法8中用到了尿素，尿素是不可以使用到食品，医药等方面的。
发明内容
为了克服上述现有玉米淀粉基质制备方法存在的不足，本发明提供一种工艺简单、反应时间短、成本低、制备的产物保存长且使用范围更较广的热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法。实现上述目的的技术解决方案如下
一种热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法包括以下操作步骤 (1)、将玉米淀粉超微粉碎，使玉米淀粉颗粒的直径为58-66微米左右，加入水使玉米淀粉的含水量达到20% ；(2)、取含水量20%的玉米淀粉25克、柠檬酸10克、甘油7.5克按质量比1 :0. 4 :0. 3混合，在转速1500 3000转/分钟条件下，高速搅拌3-5分钟，得混合物，将混合物放入密封袋中，密封放置M小时；
(3)、酯化反应将混合物边加热边搅拌，温度120°C、酯化反应60分钟，得黏稠状的酯化物，冷却到室温；
(4)、将酯化物用蒸馏水抽滤冲洗两次，洗去未反应的柠檬酸，经蒸馏水洗后的物质在 50°C条件下干燥，得干燥物，将干燥物粉碎，得到微黄色粉末状热塑性全降解玉米淀粉基质。本发明与现有八种制备方法相比较具有的优点方法1、方法2中没有出现特殊的部分酯化、淀粉和增塑剂之间没有强交互作用，而本发明中出现特殊的部分酯化、淀粉和增塑剂之间强交互作用，部分酯化和强交互可以更好的防止回生，更利于制得的玉米淀粉基质的长时间保存。方法3中没有使用超微粉碎技术，增塑剂与淀粉的接触不够充分，产物的酯化度最高仅为0. 23，而本发明中使用了超微粉碎技术，淀粉颗粒变小，增加了增塑剂与淀粉颗粒的接触，增强了增塑剂与淀粉之间的交互作用，使反应效率更高而酯化度最高可达0.346，更利于长期保存。方法4、方法5、方法6中用到了聚乙烯醇(PVA)，此物质是不可完全降解的，而本发明中没有使用聚乙烯醇(PVA)，因此制得的玉米淀粉基质的降解性比方法4、方法5、方法6所制得的产品得要好，更利于保护环境。方法7中用到了辛烯基琥珀酸酐，而此物质价格比价昂贵，所以成本比较高，方法8中用到了尿素，尿素不可以使用到食品，医药等方面，本发明中用到的都是无毒物质，制得得产品适用范围更广。本发明采用了超微粉碎技术，未经超微粉碎的玉米淀粉颗粒的直径为101微米左右，超微粉碎后玉米淀粉颗粒的直径是62微米左右，淀粉颗粒变小，利于淀粉颗粒与改性剂充分接触，增强了增塑剂与淀粉之间的交互作用，同时也利于热和剪切力对颗粒的作用， 避免了试剂无效消耗与利用率低下的问题，同时，反应时的温度比较容易达到和控制，反应时间也比较短，反应过程中出现了特殊的部分酯化现象，可以防止回生，便于制得的玉米淀粉基质长期保存。本发明热塑性全降解玉米淀粉的酯化度为0. 346，而仅仅加入柠檬酸、甘油改性剂的单改性热塑性玉米淀粉酯化度为0. 258，整个制备工艺没有工业污水的排出，属于环保节约型工艺。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步地描述。实施例1
热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法包括以下操作步骤 将普通玉米淀粉超微粉碎，使玉米淀粉颗粒的直径为58-64微米； 将经超微粉碎的500公斤玉米淀粉和125公斤蒸馏水加入密闭反应釜中混合，使玉米淀粉的含水量达到20% ；然后加入250公斤柠檬酸、187. 5公斤甘油，在转速3000转/分钟条件下，高速搅拌3分钟充分混合，于密闭反应釜放置M小时；在温度120°C下加热搅拌60 分钟，酯化反应，得黏稠状的酯化物，反应结束冷却到室温，得黏稠状的酯化物；将酯化物用蒸馏水抽滤冲洗两次，洗去未反应的柠檬酸，经蒸馏水洗后的物质在50°C条件下干燥，得干燥物，将干燥物粉碎，得到微黄色粉末状热塑性全降解玉米淀粉基质。可以通过挤压等工艺成型使用。实施例2:
将经超微粉碎的1000公斤玉米淀粉和250公斤蒸馏水加入密闭反应釜中混合，使玉米淀粉的含水量达到20% ；然后加入500公斤柠檬酸、375公斤甘油，在转速1500转/分钟条件下，高速搅拌5分钟充分混合。其它步骤同实施例1。实施例3:
将经超微粉碎的600公斤玉米淀粉和150公斤蒸馏水加入密闭反应釜中混合，使玉米淀粉的含水量达到20% ；然后加入300公斤柠檬酸、225公斤甘油，在转速2000转/分钟条件下，高速搅拌4分钟充分混合。其它步骤同实施例1。
权利要求
1. 一种热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤 1. 1、将玉米淀粉超微粉碎，使玉米淀粉颗粒的直径为58-66微米左右，加入水使玉米淀粉的含水量达到20% ；·1. 2、取含水量20%的玉米淀粉25克、柠檬酸10克、甘油7. 5克按质量比1 :0. 4 :0. 3混合，在转速1500 3000转/分钟条件下，高速搅拌3-5分钟，得混合物，将混合物放入密封袋中，密封放置M小时；·1. 3、酯化反应将混合物边加热边搅拌，温度120°C、酯化反应60分钟，得黏稠状的酯化物，冷却到室温；·1. 4、将酯化物用蒸馏水抽滤冲洗两次，洗去未反应的柠檬酸，经蒸馏水洗后的物质在 50°C条件下干燥，得干燥物，将干燥物粉碎，得到微黄色粉末状热塑性全降解玉米淀粉基质。
全文摘要
本发明涉及一种热塑性全降解玉米淀粉基质的制备方法。该方法包括以下操作步骤将玉米淀粉超微粉碎，加入水使玉米淀粉的含水量达到20%；取含水量20%的玉米淀粉、柠檬酸和甘油按质量比1∶0.4∶0.3混合，高速搅拌混均；将混合物酯化反应，得黏稠状的酯化物；将酯化物用水冲洗两次，干燥，粉碎，得到微黄色粉末状热塑性全降解玉米淀粉基质。本发明通过超微粉碎使玉米淀粉颗粒变小，与改性剂充分接触，热和剪切力对颗粒的作用比较明显、充分，反应时的温度比较容易达到和控制，缩短反应时间，反应过程中出现了特殊的部分酯化现象，可以防止回生，便于制得的玉米淀粉基质长期保存。本发明使用的改性剂等均无毒，且可完全降解物质，扩大了玉米淀粉基质的使用范围。
文档编号C08B31/04GK102268097SQ20111014114
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者袁怀波, 马莉莎, 高翠平 申请人:合肥工业大学