【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料改性，具体涉及一种热塑性-交联淀粉的制备方法，及在聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)中的应用。
技术介绍
1、传统不可降解塑料的大量使用对环境造成了严重的污染，随着人们环保意识的增强，生物可降解塑料受到广泛关注。聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)是商业化较好的全生物降解材料之一，良好的热塑性、热稳定性，同时断裂伸长率、弹性模量和抗拉强度较高，广泛应用于一次性包装和农用地膜等领域。虽然聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)已经实现商品化，但成本较高，限制聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)薄膜的推广和使用，降低全生物降解材料的成本成为当今研究的热点。淀粉是一类天然高分子材料，具有低成本、可再生、无毒无害等优点，采用低成本的淀粉填充聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)，是降低聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)成本的有效方法。但淀粉分子结构中含有大量的羟基，具有较大的极性，羟基之间容易形成氢键，且形成的氢键数目多、强度大，较强的分子间氢键作用力使得淀粉的黏流温度高于其分解温度，不具有热塑性，难以进行熔融加工，且经过热塑改性的淀粉强度低，韧性差，限制了其在包装和日常领域的应用；因此通过改性实现淀粉的热加工和高性能化是扩大淀粉材料应用范围的重要手段，而且，使改性后的淀粉与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)共混具有较低的成本和较高的性能，具有巨大的研究价值。
2、目前，通过物理方式和化学方式是改性淀粉常用的改性方法。物理改性淀粉过程中常用甘油作为增塑剂制备热塑性淀粉的，一
技术实现思路
1、为了解决淀粉强度低、韧性差和难以热塑性加工等问题，本专利技术提出一种兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料的制备方法。
2、一种兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料的制备操作步骤如下：
3、(1)制备交联淀粉(xst)
4、按质量比1-1.5:100取三苯基甲烷三异氰酸酯(tti)和玉米淀粉(st)，在高速混合机中，温度90-110℃条件下，高速混合进行反应，得到交联淀粉(xst)；
5、(2)制备热塑性-交联淀粉(tp-xst)
6、(2.1)按质量比3-5:1将n,n二甲基甲酰胺(dmf)和山梨醇(so)均匀混合，得到复合增塑剂；
7、(2.2)按质量比20-30:100将所述复合增塑剂与所述交联淀粉(xst)置于高速混合机中，常温下混合；
8、(2.3)再通过双螺杆挤出机熔融挤出，得到热塑性-交联淀粉(tp-xst)；
9、(3)制备兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料
10、按质量比10-30:100将热塑性-交联淀粉(tp-xst)和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)常温高速混合；
11、再通过双螺杆挤出机熔融挤出，得到热塑性-交联淀粉改性聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat/tp-xst)，即兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料；
12、所述兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料的拉伸强度为20.05～22.53mpa、弯曲强度为4.03～4.26mpa，断裂伸长率为600～650％，熔融指数为4.96～6.26g/10min，结晶度为10.07～11.27％。
13、进一步限定的技术方案如下：
14、步骤(1)中，高速混合转速为1000～1500r/min、时间为20～30min。
15、步骤(2.2)中，高速混合转速为1000～1500r/min、时间为10～20min。
16、步骤(2.3)中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100～200r/min，喂料速度设置为3～5r/min，挤出温区设置为120、125、130、135、140、145、150、150、150、150、140、145℃。
17、步骤(3)中，常温高速混合条件：转速1000r/min条件下，混合20min。
18、步骤(3)中，在温度190℃、质量2160g条件下，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)的熔融指数为3.42g/10min，熔点为118.49℃，羧基含量为13.27mol/t。
19、步骤(3)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为300r/min，喂料速度为5r/min，挤出温区设置为130、135、140、145、150、155、160、160、160、160、150、155℃。
20、本专利技术有益技术效果体现在以下方面：
21、(1)本专利技术制备的兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料具有高强度与高韧性，这是因为：一方面由于交联作用热塑性-交联淀粉(tp-xst)分子与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)分子链间作用更强，提升了复合材料力学性能，相对于未处理的淀粉改性聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料(pbat/st)，本专利技术制备的复合材料(pbat/tp-xst)的拉伸强度由8.23mpa增加到22.53mpa，弯曲强度由2.14mpa增加到4.26mpa，断裂伸长率由382％增加到650％；另一方面由于热塑性-交联淀粉(tp-xst)分子链流动性增强，促进分子链运动规整排列，使得复合材料具有较高加工性能、耐热性能和结晶性能，相对于未处理的淀粉改性聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料(pbat/st)，本专利技术制备的复合材料(pbat/tp-xst)熔融指数由10.25g/10min降低到4.96g/10min，熔融温度由118.49℃增加到123.30℃，结晶度由8.95％增加到11.27％。
22、(2)本专利技术设计“交联-增塑”工艺，采用先交联再增塑的工艺过程，首先，参见图1，以三苯基甲烷三异氰酸酯(tti)为交联剂，其中tti含有多个异氰酸酯基团，与淀粉的羟基(-oh)反应形成氨基甲酸酯，使淀粉分子间形成更强的化学键合，交联形成多维网状结构，增加淀粉力学强度，并降低淀粉羟基含量，降低淀粉亲水性，提升淀粉与聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯pbat)相容性。其次，参见图2，以n,n二甲基甲酰胺(dmf)和山梨醇(so)为复合增塑剂，其中，n,n二甲基甲酰胺(dmf)作为氢键受体，与淀粉形成更稳定氢键，抑制淀粉回生；山梨醇(so)多作为氢键供体，与葡萄糖分子结构相似，其具有较大分子量，扩大淀粉空间位阻，增塑效果更强，且以三苯基甲烷三异氰酸酯(tti)作为交联剂先本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，高速混合转速为1000-1500r/min、时间为20～30min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2.2)中，高速混合转速为1000～1500r/min、时间为10～20min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2.3)中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100～200r/min，喂料速度设置为3-5r/min，挤出温区设置为120、125、130、135、140、145、150、150、150、150、140、145℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，常温高速混合条件：转速1000r/min条件下，混合20min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，在温度190℃、质量2160g条件下，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯的熔融指数为3.42g/10min，熔点为118.49℃，羧基含
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为300r/min，喂料速度为5r/min，挤出温区设置为130、135、140、145、150、155、160、160、160、160、150、155℃。
...【技术特征摘要】
1.一种兼具热塑性与交联特性的改性淀粉复合材料的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，高速混合转速为1000-1500r/min、时间为20～30min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2.2)中，高速混合转速为1000～1500r/min、时间为10～20min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2.3)中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为100～200r/min，喂料速度设置为3-5r/min，挤出温区设置为120、125、130、135、140、145、150、150、150、150、140...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀秀，刘征，田国梁，郭玉飞，毛宇杰，陈祥迎，姚远，钱俊，汪炎，喻军，
申请(专利权)人：东华工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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