專利名稱：一種全生物降解淀粉基材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全生物降解淀粉基材料及制備方法，特別涉及一 種通過異氰酸酯交聯(lián)劑，將可降解高分子材料接枝到淀粉表面的變性 淀粉制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，環(huán)境問題日益受到人們重視，可降解材料取代石油產(chǎn)品 已成為大勢(shì)所趨。淀粉作為一種可降解的廉價(jià)天然原材料，有望成為 石油衍生物的理想替代者。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天然淀粉固 有的性質(zhì)己不能滿足工業(yè)新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用要求，如天然淀粉冷 水不溶，糊液熱穩(wěn)定性差、抗剪切性能低，冷卻后易脫水、老化以及 成膜性差、缺乏耐水性和乳化能力，從而限制了淀粉在各個(gè)領(lǐng)域中的 應(yīng)用。因此，在淀粉固有特性的基礎(chǔ)上，通過物理或化學(xué)的方式將原 淀粉進(jìn)行處理，增加其某些功能性或引進(jìn)新的特性，改善淀粉的性能 和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，拓寬淀粉的應(yīng)用領(lǐng)域，具有十分重要的意義。
中國專利CN 1388159A公開了一種使用雙螺桿擠出方式生產(chǎn)的 淀粉基材料，由于采用植物油作為增塑劑，該材料中淀粉與可降解高 聚物之間不具有良好的相容性，這就限制了它的加工性能。
中國專利CN 1407006A公開了一種淀粉基生物泡沫塑料，但該 材料中使用了大量苯乙烯、丙烯酸酯等不可降解原料，不利于環(huán)境友 好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種全生物降解淀粉基材料及其制備方法。以可降解 高聚物為主要原料，通過異氰酸酯封端制備淀粉疏水改性劑，并以此 類改性劑進(jìn)行疏水化淀粉的合成，制備一種具有高疏水性能、可生物 降解的淀粉基材料。
一種全生物降解淀粉基材料，其成分構(gòu)成及配比為可降解高聚 物與二異氰酸酯的摩爾比為1: 2，且淀粉與可降解高聚物的質(zhì)量比 為h (0.1 2);
所述的可降解高聚物為聚乳酸、聚碳酸酯、聚己內(nèi)酯或聚羥基 丁酯；可降解高聚物分子量為1000 4000;
所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、 六甲基二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。
本發(fā)明提供一種全降解淀粉基材料的制備方法的步驟和條件為
首先將可降解高聚物干燥除水后，于80 9(TC條件下熔融，然后
加入二異氰酸酯，可降解高聚物與二異氰酸酯的摩爾比為1: 2,在
相同溫度下反應(yīng)3 5小時(shí)后，將上述反應(yīng)液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為
10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉與高聚物的質(zhì)量比為1: (0.1 2)，于
9(TC條件下反應(yīng)4 6小時(shí)，將反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉淀，真空干燥， 得到一種全生物降解淀粉基材料。
本發(fā)明提供的一種全生物降解淀粉基材料，采用二異氰酸酯交聯(lián) 劑，將可降解高聚物接枝到淀粉表面，在淀粉與高聚物之間形成牢固 的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，有效的改善了淀粉與高聚物之間的相容性。同時(shí)， 由于高聚物的疏水性、可降解性和熱力學(xué)性能，使最終產(chǎn)物可全降解 且具有優(yōu)良的表面性能和加工性能。
本發(fā)明利用二異氰酸酯的交聯(lián)性能，聚乳酸、聚碳酸酯、聚己內(nèi) 酯和聚羥基丁酯的疏水性及可降解性，以及淀粉的可降解性，合成了 一種全降解淀粉基材料。本發(fā)明研制的淀粉基材料可有效替代聚烯烴 類泡沫塑料，由于含有大量的淀粉，該材料成本較低。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將2克分子量為2000的聚己內(nèi)酯干燥除水后，于9(TC條件下熔 融，然后加入0.35克甲苯二異氰酸酯；繼續(xù)反應(yīng)3 5小時(shí)后，將上 述反應(yīng)液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉量為 20克，于9(TC條件下反應(yīng)4小時(shí)。將上述反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉 淀，真空干燥即得淀粉基材料。材料淀粉含量為91%，接觸角80度， 玻璃化溫度為79°C。 實(shí)施例2
將12克分子量為4000的聚乳酸干燥除水后，于8(TC條件下熔 融，然后加入1.0克六亞甲基二異氰酸酯；繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)后，將上 述反應(yīng)液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉量為 6克，于9(TC條件下反應(yīng)6小時(shí)。將反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉淀，真 空干燥即得淀粉基材料。材料淀粉含量為33%，接觸角109度，玻璃 化溫度為56°C。 實(shí)施例3將6克分子量為1000的聚碳酸酯干燥除水后，于9(TC條件下熔 融，然后加入3.0克二苯基甲垸二異氰酸酯；繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)后，將 上述反應(yīng)液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉量 為6克，于9(TC條件下反應(yīng)5小時(shí)。將反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉淀， 真空干燥即得淀粉基材料。材料淀粉含量為50%，接觸角103度，玻 璃化溫度為66t:。 實(shí)施例4
將4克分子量為2000的聚羥基丁酯干燥除水后，于85T條件下 熔融，然后加入0.67克二異氰酸酯繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)后，將上述反應(yīng) 液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉量為10克， 于9(TC條件下反應(yīng)4小時(shí)。將反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉淀，真空干 燥即得淀粉基材料。材料淀粉含量為71.4%，接觸角92度，玻璃化 溫度為68°C。 實(shí)施例5
將8克分子量為4000的聚己內(nèi)酯干燥除水后，于85。C條件下熔 融，然后加入0.89克異佛爾酮二異氰酸酯；繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)后，將 上述反應(yīng)液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉量 為10克，于9CTC條件下反應(yīng)4小時(shí)。將反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉淀， 真空干燥即得淀粉基材料。材料淀粉含量為55.6%，接觸角102度， 玻璃化溫度為75°C。
權(quán)利要求
1、一種全生物降解淀粉基材料，其成分構(gòu)成及配比為可降解高聚物與二異氰酸酯的摩爾比為1∶2，且淀粉與可降解高聚物的質(zhì)量比為1∶(0.1～2)；所述的可降解高聚物為聚乳酸、聚碳酸酯、聚己內(nèi)酯或聚羥基丁酯；所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六甲基二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種全生物降解淀粉基材料，其特征在于 可降解高聚物分子量為1000~4000。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種全生物降解淀粉基材料的制備方法的步驟和條件為首先將可降解高聚物干燥除水后，于80 90℃條件下熔融，然后 加入二異氰酸酯，可降解高聚物與二異氰酸酯的摩爾比為1: 2，在 相同溫度下反應(yīng)3 5小時(shí)后，將上述反應(yīng)液滴加到淀粉質(zhì)量濃度為 10%的二甲基亞砜溶液中，淀粉與高聚物的質(zhì)量比為1: (0.1 2)，于 90℃條件下反應(yīng)4 6小時(shí)，將反應(yīng)物冷卻后于甲醇中沉淀，真空干燥， 得到一種全生物降解淀粉基材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全生物降解淀粉基材料的制備方法，以可降解高聚物為主要原料，通過異氰酸酯封端制備淀粉疏水改性劑，并以此類改性劑進(jìn)行疏水化淀粉的合成，制備一種具有高疏水性能、可生物降解的淀粉基材料。該方法所制備的疏水化淀粉具有良好的耐水性、力學(xué)加工性能以及與原淀粉具有良好的相容性。
文檔編號(hào)C08L3/00GK101205315SQ20071005639
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者宋春雷, 張文德, 昆 徐, 杜希兵, 王丕新, 穎 譚 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所