一种高取代度羟丙基淀粉及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115960271A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310060900.4(22)申请日2023.01.17(71)申请人齐鲁工业大学（山东省科学院）地址250353山东省济南市西部新城大学科技园(72)发明人高伟崔波于滨刘鹏飞(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218专利代理师李桂存(51)Int.Cl.C08B31/12(2006.01)C08L3/08(2006.01)C08L29/04(2006.01)C08L67/02(2006.01)C08J5/18(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种高取代度羟丙基淀粉及其制备方法与应用(57)摘要本发明属于淀粉基生物降解材料应用领域，具体涉及一种高取代度羟丙基淀粉及其制备方法与应用。将淀粉分散于水中，通过调节淀粉乳浓度，改变处理温度和转速，建立多梯度淀粉颗粒水溶液湿热预处理程序，可导致淀粉颗粒有限溶胀，促使淀粉双螺旋结晶区逐渐展开并解离，实现淀粉分子结晶结构中掩埋的大量易反应的活性羟基的充分暴露，提高环氧丙烷与淀粉粉吡喃环上羟基的反应效率，制得高取代度的羟丙基淀粉。CN115960271ACN115960271A权利要求书1/1页1.一种高取代度羟丙基淀粉，其特征在于，通过对淀粉预混液进行预处理，使淀粉颗粒有限溶胀，使淀粉分子结晶结构中掩埋的活性羟基的充分暴露，与环氧丙烷反应，得到高取代度羟丙基淀粉。2.根据权利要求1所述的高取代度羟丙基淀粉，其特征在于，所述的淀粉预混液进行预处理的过程为：淀粉分散于水中，配制成质量比为5‑10%的淀粉乳溶液；预处理温度（Ttp）范围：60‑80℃，处理时间：13min，低转速：100‑300r/min，高转速：大于等于900r/min；具体处理参数设定如下：。3.一种权利要求1所述的高取代度羟丙基淀粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对淀粉预混液进行预处理；（2）预处理淀粉样品收集：将上述经预处理后的淀粉溶液静置，待其分层后收集下层沉淀，冷冻干燥后可得水热预处理淀粉样品；（3）高取代度羟丙基淀粉的制备：将Na2SO4与步骤（1）预处理淀粉样品混合后调节pH值至10‑11，加入环氧丙烷，反应；（4）反应终止：调节反应体系pH值至5.0‑5.5以终止反应，然后经离心、洗涤、烘箱干燥、粉碎、过筛即得高取代度羟丙基淀粉。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）的具体过程为：将3‑6份的无水Na2SO4置于40‑70份的水中，搅拌至完全溶解后，再加入步骤（1）的预处理淀粉样品30‑60份，搅拌均匀；调节反应体系pH值至10‑11，添加5‑15份的环氧丙烷，反应时间保持20‑30h，反应温度为45℃。5.采用权利要求3或4所述的方法制备得到的高取代度羟丙基淀粉。6.采用权利要求1或5所述的高取代度羟丙基淀粉制备得到的淀粉膜。2CN115960271A说明书1/7页一种高取代度羟丙基淀粉及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于淀粉基生物降解材料应用领域，具体涉及一种高取代度羟丙基淀粉及其制备方法与应用。背景技术[0002]我国人口众多，石油基非降解塑料对土壤、空气、水源造成的污染比其它国家更加严重。同时，传统塑料分解后产生的塑料微粒已经通过食物链进入人体，对人类健康造成巨大潜在威胁。因此，在我国大力推进低碳、绿色的新型淀粉基全降解包装材料的研究与开发已刻不容缓。然而，天然淀粉较强的亲水性也严重制约了其在淀粉基材料中的应用。其次，天然淀粉存在很强的分子内和分子间氢键，导致其玻璃化温度和熔融温度都高于其分解温度，从而不能直接进行热塑性加工。采用复合变性技术对淀粉进行改性处理，然后将其再与生物降解树脂共混改性挤出，已成为淀粉基生物降解材料主要的生产方式。[0003]研究表明，以羟丙基淀粉为主要原料制备的淀粉膜的力学和阻隔性能均显著优于原淀粉膜和氧化淀粉膜、醋酸酯淀粉膜、辛烯基琥珀酸淀粉膜等各类由改性淀粉制备的淀粉膜，同时随着羟丙基含量的提高，羟丙基淀粉膜的应用性能越好。然而高取代度的羟丙基淀粉合成一般采用溶媒法和微乳化法，有机溶剂的大量使用也造成了一定程度的环境污染，其次由于技术工艺相对复杂，导致其生产成本较高，相应终端产品市场价格偏高，不利于其推广使用。发明内容[0004]针对现阶段淀粉基生物降解材料存在的问题，以及高取代羟丙基淀粉合成工艺中存在的问题，本发明提供一种高取代度羟丙基淀粉及其制备方法，将淀粉分散于水中，通过调节淀粉乳浓度，改变处理温度和转速，建立多梯度淀粉颗粒水溶液湿热预处理程序，可导致淀粉颗粒有限溶胀，促使淀粉双螺旋结晶区逐渐展开并解离，实现淀粉分子结晶结构中掩埋的大量易反应