草酸淀粉酯组合热塑性聚氨酯弹性微粒用于制备耐水性淀粉塑料的研究

应用核壳结构原理设计新型热塑性淀粉塑料，采用对草酸淀粉酯表面修饰，促进热塑性聚氨酯（TPU）弹性微粒与草酸淀粉酯组合形成具有类核壳结构材料，实现对草酸淀粉酯包覆，达到制备热塑性淀粉全生物降解塑料具有良好的耐水性能的目的。研究草酸淀粉酯的合成条件和反应机理，表征草酸淀粉酯的化学结构以及理化性能，制备具有一定分子量、疏水性以及无定型态的草酸淀粉酯。研究草酸淀粉酯组合TPU弹性微粒这一新型类核壳结构材料形成机理，考察不同表面修饰方法、内核、外壳材料不同理化性质对类核壳材料的形成的影响。基于材料结构与性能的关系，研究类核壳结构材料的微观结构对热塑性淀粉塑料耐水性能、机械性能、生物降解性能影响的规律，调控草酸淀粉酯的取代度、外壳层厚度，促进热塑性淀粉塑料具有良好的疏水性能，获得热塑性淀粉塑料性能达到目标要求，解决一次性塑料造成的环境污染问题。

本项目在研究过程中，按照基金申请书的计划内容，制备不同取代度的草酸淀粉酯，与不同脂肪醇反应进一步制备具有疏水性能的淀粉衍生物，对这一系列的新的淀粉衍生物进行详细的结构表征以及疏水性能、热学性能以及微观形貌研究。进一步的研究工作是与采用纳米二氧化硅、丁腈橡胶乳液以及聚氨酯弹性粒子乳液与新型的草酸淀粉酯、氧化淀粉进行组合，研究反应条件对材料性能的影响，尤其是疏水性能和生物降解性能的影响，以便形成具有类似核壳结构的淀粉-热塑性聚氨酯弹性粒子结构，获得具有高疏水性的淀粉塑料:经过聚氨酯乳液包覆后的热塑性淀粉-聚氨酯复合材料，其表面接触角由最初的35°提高到95°，具有良好的结果。采用双螺杆挤出制备得到的热塑性淀粉/聚氨酯复合材料，其力学性能优于现有的热塑性淀粉塑料。结合本学科与专业特色，本项目在实施和执行过程中对具有疏水性淀粉塑料进行加工行为的研究，也获得初步的成果。项目共发表论文6篇，其中SCI/EI收录文章4篇，核心期刊文章2篇，申请6项中国发明专利，已授权2项。