CN101230154A - 一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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CN101230154A CNA2008100468181A CN200810046818A CN101230154A CN 101230154 A CN101230154 A CN 101230154A CN A2008100468181 A CNA2008100468181 A CN A2008100468181A CN 200810046818 A CN200810046818 A CN 200810046818A CN 101230154 A CN101230154 A CN 101230154A
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Abstract

本发明涉及一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料科学领域，也属于天然高分子领域。一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料，其特征在于它由魔芋葡甘聚糖和聚酯原料制备而成，各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖1－65％、聚酯35－99％。所述的聚酯为聚乳酸、聚己内酯或聚羟基烷基酯。本发明利用生物可降解聚酯与魔芋葡甘聚糖熔融共混，制备出疏水、可热塑、可完全生物分解的复合材料；具有成本低、环保、工艺简单的特点。

Description

一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料科学领域，也属于天然高分子领域。
背景技术
由于石油资源的日益消耗及其制成品造成的环境污染，基于可再生生物质资源的新型材料的研究日益受到重视，其中天然高分子是一类重要的生物质资源。新型材料主要是指那种符合既在使用过程中具有很好的力学性能，满足各种不同需求，又能在使用过后可以降解为小分子物质水，二氧化碳要求的材料。可降解材料通过光降解、化学降解、生物降解等多种形式降解，通常含有可水解官能团(如，酯键、脲键、酰胺键、醚键等)，包括人工合成材料和天然材料。合成降解材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚羟基烷基酯等，天然多糖是一种存在于自然界的重要糖类，包括纤维素，淀粉等。目前，由它们制备的天然聚多糖纳米晶须和片晶已成功地增强改性了橡胶(Biomacromolecules 2006，6，612；Biomacromolecules 2003，4，1835；Macromolecules 2005，38，3783)、淀粉塑料(Biomacromolecules 2006，7，531)、聚乳酸塑料(Biomacromolecules 2005，6，3160)、聚己内酯(Macromolecules 2002，35，2190)、聚乙烯醇(Polymer 2005，46，5637)、聚丙烯、聚氯乙烯、大豆蛋白塑料等，特别值得提出的是从淀粉中提取的淀粉纳米片晶在与淀粉塑料复合时也显示出明显的增强效果。随着人们不断对自身健康和自然环境的关注，使得基于生物质材料及其衍生物和复合材料的研究、开发、利用越来越受到人们的关注。
魔芋是我国的特色资源，湖北是魔芋种植大省，拥有众多的魔芋种植基地和魔芋精粉加工企业。随着***食品卫生组织对魔芋作为合格食品在全球自由销售法案的通过，美国和欧洲市场相继对其开放，魔芋产品的国际市场不断拓展，相关基础和应用研究最近10年在国外逐渐引人注目。我国魔芋出口现在仅限于原料，利润微薄，产品附加值低。魔芋精粉的主要成分为魔芋葡甘聚糖(KGM)，是一种主链由β-1，4吡喃糖苷键连接的葡萄糖和甘露糖组成的天然多糖。迄今为止，有关KGM的研究多集中在KGM的提取、结构分析与表征、食品学性质(如流变性、胶凝性、增稠性等)、物化性质、作为食品的加工方法、药用和保健功能、一般物理或化学改性等，所开发的产品品种少且档次低，而研究成果的应用转化非常有限。KGM的深层次开发和应用领域的拓展仍需大量的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种疏水、可热塑、可生物降解的魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料，其特征在于它由魔芋葡甘聚糖和聚酯原料制备而成，各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖1-65％、聚酯35-99％。
所述的聚酯包括：聚乳酸、聚己内酯或聚羟基烷基酯。
所述的聚乳酸为聚D-乳酸(PDLA)、聚L-乳酸(PLLA)或聚DL-乳酸(PDLLA)。
所述的聚羟基烷基酯为聚羟基丁酸酯或聚羟基戊酸酯等。
上述一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1).按各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖1-65％、聚酯35-99％，选取魔芋葡甘聚糖和聚酯备用；2).用密炼机或螺杆挤出机将魔芋葡甘聚糖和聚酯熔融共混，成型，得魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料。
所述熔融共混的温度范围为60-200℃(共混温度高于聚酯的熔融温度，因聚酯类型而各异)，熔融共混的转速为50-200rpm，熔融共混的时间为5-30min。
所述成型为注塑、挤出或热压成型。所述热压或注塑成型的温度范围为60-200℃(因聚酯类型而各异)，热压或注塑成型的压力为20-80MPa，热压或注塑成型的时间为5-20min。
本发明利用生物可降解聚酯与魔芋葡甘聚糖熔融共混，制备出疏水、可热塑、可完全生物分解(可生物降解)的复合材料。本发明具有成本低、环保、工艺简单的特点，所制备的魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料具有疏水、可热塑、可生物降解的特点。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖30％、聚己内酯70％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于实验用热压机(S-5001，武汉天目科技发展有限责任公司)上在90℃和20MPa下，热压5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例2：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖10％、聚己内酯90％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于实验用热压机(S-5001，武汉天目科技发展有限责任公司)上在90℃和20MPa下，热压5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例3：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖5％、聚己内酯95％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于实验用热压机(S-5001，武汉天目科技发展有限责任公司)上在90℃和20MPa下，热压5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例4：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖20％、聚己内酯80％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于80℃和100rpm下密炼15分钟后，取出共混物。取共混物于实验用热压机(S-5001，武汉天目科技发展有限责任公司)上在80℃和20MPa下，热压5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例5：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖20％、聚己内酯80％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于100℃和50rpm下密炼15分钟后，取出共混物。取共混物于实验用热压机(S-5001，武汉天目科技发展有限责任公司)上在80℃和20MPa下，热压5分钟制得片材试样。
实施例6：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚乳酸{深圳市光华伟业实业有限公司，聚L-乳酸(PLLA)}与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖40％、聚乳酸60％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为150g min-1、螺杆转速为80rpm、温度区间为170～180℃、挤出温度为180℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在180℃和60MPa下，注塑10分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例7：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚乳酸{深圳市光华伟业实业有限公司，聚L-乳酸(PLLA)}与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖20％、聚乳酸80％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为150g min-1、螺杆转速为80rpm、温度区间为170～180℃、挤出温度为180℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在180℃和60MPa下，注塑10分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例8：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚乳酸{深圳市光华伟业实业有限公司，聚L-乳酸(PLLA)}与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖10％、聚乳酸90％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为100g min-1、螺杆转速为80rpm、温度区间为170～180℃、挤出温度为180℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在180℃和60MPa下，注塑10分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例9：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚乳酸{深圳市光华伟业实业有限公司，聚L-乳酸(PLLA)}与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖10％、聚乳酸90％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为100g min-1、螺杆转速为80rpm、温度区间为170～190℃、挤出温度为190℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在190℃和60MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例10：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚乳酸{深圳市光华伟业实业有限公司，聚L-乳酸(PLLA)}与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖10％、聚乳酸90％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为100g min-1、螺杆转速为80rpm、温度为170℃、挤出温度为170℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在170℃和60MPa下，注塑15分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例11：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基丁酸酯(江苏南天集团股份有限公司)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖25％、聚羟基丁酸酯75％，加入挤出机中，进行混合、挤出。进料速度为80g min-1、螺杆转速为60rpm、温度区间为170～190℃、挤出温度为190℃，直接挤出成型得到片材(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例12：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基丁酸酯(江苏南天集团股份有限公司)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖15％、聚羟基丁酸酯85％，加入挤出机中，进行混合、挤出。进料速度为80g min-1、螺杆转速为60rpm、温度区间为170～190℃、挤出温度为190℃，直接挤出成型得到片材(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例13：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基丁酸酯(江苏南天集团股份有限公司)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖5％、聚羟基丁酸酯95％，加入挤出机中，进行混合、挤出。进料速度为80g min-1、螺杆转速为60rpm、温度区间为170～190℃、挤出温度为190℃，直接挤出成型得到片材(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例14：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基丁酸酯(江苏南天集团股份有限公司)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖15％、聚羟基丁酸酯85％，加入挤出机中，进行混合、挤出。进料速度为80gmin-1、螺杆转速为60rpm、温度区间为170～180℃、挤出温度为180℃，直接挤出成型得到片材(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例15：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基丁酸酯(江苏南天集团股份有限公司)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖15％、聚羟基丁酸酯85％，加入挤出机中，进行混合、挤出。进料速度为80g min-1、螺杆转速为100rpm、温度区间为170～190℃、挤出温度为190℃，直接挤出成型得到片材(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例16：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖50％、聚己内酯50％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于80℃和120rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在80℃和40MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例17：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖30％、聚己内酯70％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于80℃和120rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在80℃和40MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例18：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖10％、聚己内酯90％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于80℃和120rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在80℃和40MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例19：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖10％、聚己内酯90％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在90℃和40MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例20：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖25％、聚己内酯75％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在90℃和40MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例21：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖25％、聚己内酯75％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在90℃和80MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例22：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚己内酯(德国，BASF)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖25％、聚己内酯75％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于90℃和80rpm下密炼10分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在90℃和20MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例23：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基戊酸酯与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖1％、聚羟基戊酸酯99％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于200℃和50rpm下密炼5分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在200℃和20MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例24：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚羟基戊酸酯与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖65％、聚羟基戊酸酯35％，加入SU-70密炼机(常州苏研科技有限公司)中，于200℃和200rpm下密炼30分钟后，取出共混物。取共混物于注塑机上在200℃和40MPa下，注塑5分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例25：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚D-乳酸(PDLA)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖40％、聚乳酸60％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为150g min-1、螺杆转速为80rpm、温度区间为170～180℃、挤出温度为180℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在180℃和60MPa下，注塑10分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。
实施例26：
一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：
将聚DL-乳酸(PDLLA)与魔芋葡甘聚糖粉料(武汉强森魔芋制品有限公司)按照各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖20％、聚乳酸80％，加入双螺杆挤出机中进行混合，进料速度为150g min-1、螺杆转速为80rpm、温度区间为170～180℃、挤出温度为180℃，造粒得共混物。取共混物于注塑机上在180℃和60MPa下，注塑10分钟制得片材试样(一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料)。

Claims (8)

1.一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料，其特征在于它由魔芋葡甘聚糖和聚酯原料制备而成，各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖1-65％、聚酯35-99％。
2.根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料，其特征在于：所述的聚酯为聚乳酸、聚己内酯或聚羟基烷基酯。
3.根据权利要求2所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料，其特征在于：所述的聚乳酸为聚D-乳酸、聚L-乳酸或聚DL-乳酸。
4.根据权利要求2所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料，其特征在于：所述的聚羟基烷基酯为聚羟基丁酸酯或聚羟基戊酸酯。
5.如权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1).按各原料所占重量百分比为：魔芋葡甘聚糖1-65％、聚酯35-99％，选取魔芋葡甘聚糖和聚酯备用；2).用密炼机或螺杆挤出机将魔芋葡甘聚糖和聚酯熔融共混，成型，得魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述熔融共混的温度范围为60-200℃，熔融共混的转速为50-200rpm，熔融共混的时间为5-30min。
7.根据权利要求5所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述成型为注塑、挤出或热压成型。
8.根据权利要求7所述的一种魔芋葡甘聚糖/聚酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述热压或注塑成型的温度范围为60-200℃，热压或注塑成型的压力为20-80MPa，热压或注塑成型的时间为5-20min。
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