一種通過c2,3位氧化制備農(nóng)作物秸稈增強(qiáng)淀粉塑料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過C2,3位氧化制備農(nóng)作物秸稈增強(qiáng)淀粉塑料的方法。屬于秸稈資源的高附加值利用和淀粉塑料領(lǐng)域。該方法首先對秸稈纖維大分子中C2,3位仲羥基進(jìn)行選擇性氧化形成醛基，再進(jìn)一步與熱塑性淀粉共混擠出，從而得到改性農(nóng)作物秸稈纖維增強(qiáng)的淀粉塑料。氧化秸稈纖維中的醛基還能與淀粉發(fā)生酯化交聯(lián)反應(yīng)，從而達(dá)到增強(qiáng)效果。由于農(nóng)作物秸稈和淀粉來源廣，價格低廉且可完全降解，該淀粉塑料有望應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域。
【專利說明】一種通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸稈增強(qiáng)淀粉塑料的方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于秸桿資源和淀粉塑料的高附加值利用領(lǐng)域，涉及一種改性秸桿纖維增 強(qiáng)淀粉塑料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 淀粉分子是由葡萄糖單元組成的，每個單元都有3個親水的羥基。原淀粉并不具 有塑料的加工和使用性質(zhì)，必須進(jìn)行塑化轉(zhuǎn)變成熱塑性淀粉（TPS)。然而，當(dāng)原淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)?TPS后，由于原淀粉分子間的氫鍵斷裂，使得許多羥基處于較為自由的狀態(tài)，從而大大增加 了TPS的親水性。耐水性差是當(dāng)前TPS塑料在應(yīng)用中存在的突出問題，對力學(xué)性能等方面 也有一定的影響。
[0003] 水稻秸桿的化學(xué)組成主要有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。纖維素是秸桿纖維的主 要成分，半纖維素和木質(zhì)素在纖維細(xì)胞中起著"粘合劑"和"填充劑"的作用，分布在細(xì)纖維 之間的間隙里。與淀粉相似，纖維素是由葡萄糖單元組成的大分子多糖。由于天然纖維素 的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其分子間和分子內(nèi)存在著很多氫鍵和較高的結(jié)晶度，在水和一般溶劑 中溶解性較差，缺乏熱可塑性，并且耐蝕性、強(qiáng)度都比較差，致使其應(yīng)用受到許多限制。通過 氧化的方法可使纖維素單元上的羥基發(fā)生反應(yīng)，改變纖維素的結(jié)構(gòu)，并賦予纖維素許多新 的功能，大大拓展了纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004] 探索和開拓可再生的纖維素資源及其衍生物應(yīng)用的新領(lǐng)域以及對熱塑性淀粉的 增強(qiáng)研究，都是當(dāng)前與今后國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題。目前，用纖維素增強(qiáng)淀粉塑料已有相關(guān) 的研究，而通過選擇性氧化秸桿纖維中的纖維素，并用來增強(qiáng)淀粉塑料還未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明首先將秸桿切割成一定長度的小段，僅對秸桿纖維中的纖維素進(jìn)行氧化， 進(jìn)一步與熱塑性淀粉共混擠出，從而得到改性秸桿纖維增強(qiáng)的淀粉塑料。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的制備方法是：
[0007] 1)氧化秸桿纖維的制備
[0008] 采用高碘酸鈉作為氧化劑，使纖維素鏈單元的兩個仲羥基氧化成醛基，得到雙醛 纖維素，反應(yīng)方程式如下：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種通過C2,3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特征在于：改性秸桿 纖維增強(qiáng)淀粉塑料是按照下列步驟獲得的： ① 取250ml三口燒瓶一個，升至反應(yīng)溫度（35?45°C )，調(diào)節(jié)pH為6,加入高碘酸鈉溶 液（0· 03mol/L?0· 045mol/L)，快速加入結(jié)桿纖維2g，避光恒溫反應(yīng)6h后，加入10ml乙二 醇反應(yīng)lh除去未反應(yīng)的NaI04，抽濾，用蒸餾水反復(fù)洗滌，烘干。 ② 稱取300g淀粉，加入100g的甘油和氧化秸桿纖維（36g?60g)，加入離心攪拌器中， 混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)高溫剪切條件下擠出，各區(qū)溫度為109?119°C (從喂料口到 磨口）。切粒，注塑為啞鈴狀樣條，注塑機(jī)各區(qū)溫度分別為123?130°C。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特 征在于：所用氧化劑NaI04的濃度為0. 03?0. 045mol/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特 征在于：氧化秸桿纖維反應(yīng)的溫度為35?45°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特 征在于：氧化秸桿纖維制備反應(yīng)在避光下恒溫反應(yīng)6h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特 征在于：氧化秸桿纖維在淀粉塑料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9?15% wt (以淀粉和甘油的總量計）。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特 征在于：雙螺桿擠出機(jī)的各區(qū)溫度分別為109?119°C (從喂料口到磨口）。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過C2, 3位氧化制備農(nóng)作物秸桿增強(qiáng)淀粉塑料的方法，其特 征在于：注塑機(jī)各區(qū)溫度分別為123?130°C。
【文檔編號】B29C47/92GK104277245SQ201310281784
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】郭斌, 姜海天, 王禮建, 唐皞, 薛嵐 申請人:南京林業(yè)大學(xué)