改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯复合材料

文档序号：26489757发布日期：2021-08-31 17:44阅读：112来源：国知局

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯复合材料。

背景技术：

以石油为主要原料生产的高分子塑料制品已经进入到日常生活的各个方面。但是由于塑料制品的大量使用，废弃物也与日俱增，在回收和处理废弃物时要消耗大量人力、物力，同时带来了严重的环境污染问题。为了减少石油塑料的使用，需要找到材料以取代石油塑料。聚丁二酸丁二醇酯是一种可完全生物降解的材料，具有良好的综合力学性能和耐热性，是替代石油塑料的理想材料。但是其降解速度慢，且成本较高，限制了其作为商用材料的应用。淀粉是一种天然可降解材料，其来源广泛，成本低，是一种理想的可降解填料。但是淀粉表面羟基数量多，极性高，与树脂之间的相容性差，导致淀粉加入复合材料后，复合材料的力学性能下降，当使用增塑剂制备聚丁二酸丁二醇酯与淀粉的复合材料时，增塑剂容易从淀粉中迁移出来，导致复合材料使用一段时间后，性能下降。利用酰氯改性淀粉颗粒表面，需要消耗大量溶剂，溶剂的回收利用也十分复杂。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明通过一种简单改性方法制备了改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯复合材料。本发明通过在淀粉颗粒表面接枝疏水的长脂肪碳链段，降低淀粉颗粒表面极性，增加淀粉和聚丁二酸丁二醇酯之间的相容性，制备的复合材料具有良好的机械性能，可广泛用于制造农用地膜、购物袋、垃圾袋等。

本发明的技术方案如下：

一种改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯复合材料，所述复合材料包括如下重量份数的组分：聚丁二酸丁二醇酯100份，改性淀粉10～100份；

所述改性淀粉的结构通式为：

其中st为淀粉分子，ar为c6-18的亚烷基、c6-18的亚烯基、未取代或甲基取代c6-18的亚芳基中的一种；r为c7-18的烷基。

所述复合材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将二异氰酸酯与催化剂混合搅拌后，置于油浴中，加入脂肪醇反应，得到改性剂；

(2)将天然淀粉干燥后，置于油浴，加入步骤(1)制备的改性剂混合搅拌后，得到改性淀粉；

(3)称取100份聚丁二酸丁二醇酯与10～100份步骤(2)制备的改性淀粉，熔融共混制得改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯复合材料。

进一步地，步骤(1)中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；所述催化剂为二月桂酸正丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种；所述二异氰酸酯与催化剂的质量比为500～1000:1；

进一步地，步骤(1)中，所述搅拌的速度为20～100r/min，时间为5～10min。

进一步地，步骤(1)中，所述油浴的温度为60～80℃。

进一步地，步骤(1)中，所述脂肪醇为正庚醇、正辛醇、正壬醇、正十二醇、十八醇中的一种或多种，脂肪醇与二异氰酸酯的摩尔比为0.8～1.2:1；所述反应的时间为0.5～2h。

进一步地，步骤(2)中，所述天然淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉中的一种或多种；所述干燥的温度为80～120℃，时间为10～12h。

进一步地，步骤(2)中，所述天然淀粉与改性剂的质量比为100:1～10。

进一步地，步骤(2)中，所述油浴的温度为120～160℃；所述搅拌的速度为200～300r/min，时间为0.5～2h。

进一步地，步骤(3)中，所述熔融共混的温度为140～160℃，共混时间为5～10min。

本发明有益的技术效果在于：

(1)本发明通过将二异氰酸酯的一个异氰酸根与脂肪醇的羟基反应，制备出只含有单个异氰酸根的改性剂；再利用剩余的异氰酸根和淀粉上的羟基反应，制备改性淀粉；通过改性剂上剩余的异氰酸根与淀粉表面的羟基反应，可以在淀粉颗粒表面接枝疏水的长脂肪碳链段，降低淀粉颗粒表面极性，增加淀粉和聚丁二酸丁二醇酯之间的相容性，提高淀粉与树脂的结合能力，从而提高复合材料的机械性能。

(2)本发明将复合材料热压成厚度为2mm的片材，复合材料的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度相比未改性的复合材料得到了提高。

(3)本发明制备的复合材料可广泛用于制造农用地膜、购物袋、垃圾袋等包装材料，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例6制备的改性淀粉的微观形貌图。

图2为本发明对比例1制备的未改性淀粉的微观形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1