一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，属于新型材料技术领 域。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸是一种性能优异的生物降解材料，与其他降解材料相比，具有高强度；热塑 性；疏水性；成型加工容易；可完全降解；降解产物对人体无毒无害；来源于可再生资源； 易于回收利用的优点。近些年来，淀粉/聚乳酸共混可降解材料综合了聚乳酸的高性能和 淀粉的低成本，不但能够部分替代传统石油基塑料，更拓展了淀粉的非食物用途，是一种极 具开发前景的新型可降解塑料
[0003] 但是由于天然淀粉无法熔融加工，在与聚乳酸共混中以淀粉颗粒的形式填充其 中，添加量受到制约，共混材料的使用性能也不尽如人意。对淀粉进行酯化改性可提高其 与聚合物的相容性，常用的酯化方法是在溶液中进行，酯化剂和溶剂使用量大，生产成本较 高。因此本发明采用干法酯化法制备酯化淀粉，再与聚乳酸进行熔融共混，提高相容性拓宽 淀粉的应用范围。
【发明内容】
[0004] 为了克服以上不足，本发明提供了一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法， 大大降低了生产成本，提高相容性拓宽淀粉的应用范围。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下工艺步骤：
[0007] (1)酯化淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于60-100 °C高速搅拌 10-2011^11，再加入淀粉质量2%-10%的马来酸酐，在60-100°〇的温度下高速搅拌进行干法 酯化，反应l-3h后倒出；等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来 酸酐，重复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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:1-1:9 混合，并加入聚乳酸和酯化淀粉总量10% -25%的增塑剂室温密封放置10-20h，用双螺杆 挤出机在130-170°C下挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上160-180°C下模压成型，即得 酯化淀粉/聚乳酸复合材料。
[0009] 本发明所达到的有益效果：
[0010] (1)、本发明对淀粉进行酯化改性可提高其与聚合物的相容性，提高了淀粉的使用 量，环保效应突出。
[0011] (2)、本发明减少了酯化剂和溶剂使用量，不但大大缩小了成本，而且缩小了污物 处理成本，十分节能环保。
【具体实施方式】
[0012] 下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方 案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0013] 本发明的技术方案如下：
[0014] -种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下工艺步骤：
[0015] (1)酯化变性淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于60-KKTC高速搅拌 10-2011^11，再加入淀粉质量2%-10%的马来酸酐，在60-100°〇的温度下高速搅拌进行干法 酯化，反应l_3h后倒出；等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来 酸酐，重复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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:1-1:9 混合，并加入聚乳酸和酯化淀粉总量10% -25%的增塑剂室温密封放置10-20h，用双螺杆 挤出机在130-170°C下挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上160-180°C下模压成型，即得 酯化淀粉/聚乳酸复合材料。
[0017] 作为优选方案，所用马来酸酐量为淀粉总量的5% -8%，酯化温度为70-90°C，酯 化反应时间为I. 5-2. 5h。
[0018] 作为优选方案，所用增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丁 酯、亚磷酸三苯酯、葵二酸二丁酯中的一种。
[0019] 作为优选方案，复合材料的挤出温度为150_160°C，模压温度为170°C。
[0020] 作为优选方案，酯化淀粉与聚乳酸的质量比为1:3-1:5。
[0021] 作为优选方案，所用增塑剂的用量为酯化淀粉和聚乳酸总量的15% -20%。
[0022] 实施例1
[0023] (1)酯化变性淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于65°C高速搅拌lOmin，再 加入淀粉质量2 %的马来酸酐，在65°C的温度下高速搅拌进行干法酯化，反应2h后倒出。 等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来酸酐，重复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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:2混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉总量10%的塑化室温密封放置l〇h。用双螺杆挤出机在160°C下 挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上170°C下模压成型，即得酯化淀粉/聚乳酸复合材料
[0025] 实施例2
[0026] (1)酯化变性淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于70°C高速搅拌lOmin，再 加入淀粉质量5 %的马来酸酐，在70°C的温度下高速搅拌进行干法酯化，反应2h后倒出。 等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来酸酐，重复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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:5混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉总量20%的塑化室温密封放置15h。用双螺杆挤出机在165°C下 挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上170°C下模压成型，即得酯化淀粉/聚乳酸复合材 料。
[0028] 实施例3
[0029] (1)酯化变性淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于80°C高速搅拌lOmin，再 加入淀粉质量8 %的马来酸酐，在80°C的温度下高速搅拌进行干法酯化，反应3h后倒出。 等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来酸酐，重复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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:4混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉总量10%的塑化室温密封放置20h。用双螺杆挤出机在170°C下 挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上180°C下模压成型，即得酯化淀粉/聚乳酸复合材料
[0031] 实施例4
[0032] (1)酯化变性淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于90°C高速搅拌lOmin，再 加入淀粉质量10%的马来酸酐，在90°c的温度下高速搅拌进行干法酯化，反应3h后倒出。 等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来酸酐，重复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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:8混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉总量25%的塑化室温密封放置20h。用双螺杆挤出机在170°C下 挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机于180°C下模压成型，即得酯化淀粉/聚乳酸复合材料
[0034] 试验一
[0035] 力学性能测试：抗拉性能和弯曲性能分别按照国家标准GB/T1040-92和GB/T 9341-2000进行测试，测试仪器为万能力学试验机，每个试样测5次取平均值。下表为增塑 剂为丙三醇，用量为15%时的力学性能。
[0036] 试验二
[0037] 吸水率测试：按GB1034-98要求，将测试样品裁成1〇111111\1〇111111\2111111大小，50°〇真 空干燥48h，称重记为ml，室温下将试样放入蒸馏水中浸泡24h，然后取出试样用滤纸拭干 表面，再次称重记为m2。吸水率按公式计算。
[0038] m2 -m\ 吸水率=wi
[0039] 下表为增塑剂为丙三醇，用量为15%时的吸水率。
[0040]
[0041 ] 经检测，上述实施例中，改性后的酯化淀粉/聚乳酸复合材料对比普通淀粉/聚乳 酸复合材料，在相同的配比条件下，拉伸强度跟弯曲强大大大提高，断裂伸长率和吸水率明 显下降，达到很好的使用效果。
[0042] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征包括如下工艺步骤： (1) 酯化淀粉的制备：将淀粉加入到高速混合机中于60-100°C高速搅拌10-20min，再 加入淀粉质量2% -10%的马来酸酐，在60-100°C的温度下高速搅拌进行干法酯化，反应 l-3h后倒出；等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来酸酐，重复 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/聚乳酸复合材料的制备：将酯化淀粉与聚乳酸以质量比1:1-1:9混合， 并加入聚乳酸和酯化淀粉总量10% -25%的增塑剂室温密封放置10-20h，用双螺杆挤出机 在130-170°C下挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上160-180°C下模压成型，即得酯化淀 粉/聚乳酸复合材料。2. 根据权利要求1所述的一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于： 所述步骤（1)中马来酸酐量为淀粉总量的5% -8%，酯化温度为70-90°C，酯化反应时间为 I. 5~2. 5h〇3. 根据权利要求1所述的酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：所述 步骤（2)中增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丁酯、亚磷酸三苯酯、 葵二酸二丁酯中的一种。4. 根据权利要求1所述的一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于： 所述步骤（2)中复合材料的挤出温度为150-160°C，模压温度为170°C。5. 根据权利要求1所述的一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于： 酯化淀粉与聚乳酸的质量比为1:3-1:5。6. 根据权利要求1所述的酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：所述 步骤（2)中增塑剂的用量为酯化淀粉和聚乳酸总量的15% -20%。
【专利摘要】本发明公开了一种酯化淀粉/聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下工艺步骤：将淀粉加入到高速混合机中于60-100℃高速搅拌10-20min，再加入淀粉质量2％-10％的马来酸酐，在60-100℃的温度下高速搅拌进行干法酯化，反应1-3h后倒出；等反应产物冷却后，用丙酮为洗涤液，用抽滤法洗去未反应的马来酸酐，重复3-5次，置于30℃真空烘箱中烘至恒重，即得酯化淀粉；将酯化变性淀粉与聚乳酸以质量比1:1-1:9混合，并加入聚乳酸和酯化淀粉总量10％-25％的增塑剂室温密封放置10-20h，用双螺杆挤出机在130-170℃下挤出造粒，制得的粒子在平板硫化机上160-180℃下模压成型，即得酯化淀粉/聚乳酸复合材料。本发明大大降低了生产成本，提高相容性拓宽淀粉的应用范围。
【IPC分类】C08L3/06, C08L67/04
【公开号】CN104893008
【申请号】CN201510234140
【发明人】支朝晖, 李炳健
【申请人】常州龙骏天纯环保科技有限公司, 秦皇岛龙骏环保实业发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日