一種可降解膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種可降解膜及其制備方法。該包括如下步驟：1)配制農作物秸稈、玉米淀粉、塑化劑和水的共混液；2)所述共混液依次經糊化和均質后得到均質液；3)將所述均質液成膜即得所述可降解膜。本發明專利技術可降解膜具有完全的生物可降解性。所述秸稈?淀粉可降解膜原料來源廣泛，價格低廉，沒有復雜的儀器和操作，成本低。所述秸稈?淀粉可降解膜避免采用化學方法，減少化學試劑的使用，可以有效減少降解后的化學試劑等殘留引起的不良后果。所述優勢都是目前可降解薄膜存在的問題，具有很好的深入研究和推廣價值。

Degradable film and preparation method thereof

The invention discloses a degradable film and a preparation method thereof. It includes the following steps: 1) blend solution of crop straw, corn starch, plasticizer and water; 2) the blend solution successively through gelatinization and homogenized homogenizing liquid; 3) the homogeneous liquid film to obtain the degradable film. The biodegradable film of the invention has complete biodegradability. The straw starch degradable film wide material source, low price, no instrument and complex operation, low cost. The straw starch degradable film to avoid the use of chemical methods to reduce the use of chemical reagents, can effectively reduce the degradation of the chemical reagents and other adverse consequences caused by the residual. All of the advantages are the existing problems of degradable films, and have very good value for further research and popularization.

【技術實現步驟摘要】
一種可降解膜及其制備方法
本專利技術涉及一種可降解膜及其制備方法。
技術介紹
塑料制品以其低廉、方便和高效的特點受到人類社會的大規模利用，由此帶來的環境問題眾所周知，開發和研制生物可降解塑料，從根本上減小對化石產品的依賴已經十分迫切。目前為止，可降解材料主要包括天然高分子材料(淀粉、纖維素、甲殼素等)和通過化學方法、生物方法合成的降解材料，其中天然高分子材料具有更好的降解性、化學殘留少，淀粉和纖維素是目前應用最廣泛的兩種天然高分子材料，淀粉在非食用領域已廣泛應用于造紙、紡織、制藥和生物材料等領域。但淀粉具有很強的親水性和吸水性，其綜合性能和穩定性有待提高。而天然纖維素經過物理、化學等處理手段可以獲得具有疏水特性的高分子纖維素，為復合材料綜合性能的提高提供了豐富的來源。我國是農業大國，農作物秸稈產量巨大，其中以玉米秸稈的產量最大，每年約為2.2億噸，是重要的可再生資源。農作物秸稈中，纖維素和半纖維素被難以降解的木質素包裹，構成了纖維質原料利用的重大障礙。超微粉碎技術是利用研磨罐旋轉時產生強有力的剪切力、摩擦力和沖擊力，克服固體內部凝聚力，把物料顆粒研磨成微細粒子的預處理手段。國內外很多研究表明球磨可使植物纖維的結構松散，使纖維中及纖維間的晶區中存在的分子間氫鍵斷裂，提高纖維素含量。關于可降解膜的研究，最主要的問題是成本高，強度不足，或存在降解后的化學殘留問題。至今沒有一種純物理手段制備的可降解膜，保證膜強度的同時，降低成本，避免降解后的化學殘留。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種可降解膜及其制備方法，本專利技術可降解膜具有一定的強度和抗蠕變特性，可用于可地膜、食品包裝和購物塑料袋等領域。本專利技術所提供的可降解膜的制備方法，包括如下步驟：1)配制農作物秸稈、玉米淀粉、塑化劑和水的共混液；2)所述共混液依次經糊化和均質后得到均質液；3)將所述均質液成膜，即得所述可降解膜。上述的制備方法中，步驟1)中，所述農作物秸稈為玉米秸稈；所述玉米秸稈經超微粉碎處理；采用的玉米秸稈通常是當年產干燥且干凈的秸稈，將初步粉碎的玉米秸稈經80～120目(120μm)分樣篩篩分后進行超微粉碎；所述超微粉碎的時間可為0.5～8h，如1h；經所述超微粉碎后的所述玉米秸稈的粒度為10～20μm。上述的制備方法中，步驟1)中，所述超微粉碎在高能納米沖擊磨中進行，如秦皇島市太極環納米制品有限公司提供的CJM-SY-B型高能納米沖擊磨；所述高能納米沖擊磨采用不銹鋼磨罐；所述超微粉碎采用的介質為直徑為6～10mm的氧化鋯球，所述介質與所述玉米秸稈的體積比可為2～7：1，具體可為2：1，填充率(即磨料和樣品站放置空間的體積比)為25～75％，具體可為35％。上述的制備方法中，步驟1)中，所述塑化劑可為無機塑化劑和/或有機塑化劑；所述無機塑化劑可為三偏磷酸鈉和/或硼酸；所述有機塑化劑可為糖醇型塑化劑和/或聚合型塑化劑；所述糖醇型塑化劑具體可為乙二醇、甘油、木糖醇、山梨醇、甘露糖醇和/或麥芽糖醇等；所述聚合型塑化劑具體可為羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、明膠、葡甘聚糖和/或聚氧化乙烯等；本專利技術方法采用的塑化劑具體為甘油與木糖醇的復合物，兩者的質量比為1：1。上述的制備方法中，步驟1)中，所述農作物秸稈、所述玉米淀粉和所述塑化劑的混合物與所述水的質量比可為0.05～0.25：1，具體可為0.05～0.2：1、0.05～0.15：1、0.1～0.2：1、0.05：1、0.1：1、0.15：1或0.2：1；所述農作物秸稈占所述玉米淀粉的質量的5～20％，具體可為5％～15％、5％～10％、10％～15％、10％～20％、5％、10％、15％或20％；所述塑化劑與所述玉米淀粉的質量比可為0.3～0.4：1。上述的制備方法中，步驟2)中所述糊化步驟之前對所述共混液進行剪切處理，所述剪切的轉速可為4000～6000r/min，時間可為5～15min，具體可在6000r/min轉速下高速剪切10min。上述的制備方法中，步驟2)中，所述糊化可在水浴下進行；所述糊化的溫度可為95～100℃，時間可為30～80min，具體可在100℃下糊化1h。上述的制備方法中，步驟2)中，所述均質的壓力可為20～50MPa，具體可為30MPa；所述均質循環的次數可為2～5次，如3次。上述的制備方法中，步驟3)中，所述成膜的步驟如下：將所述均質液轉移至平板中，然后經干燥即得所述可降解膜；所述平板為培養皿；所述均質液的轉移量為：直徑為9cm的所述培養皿中轉移10～15mL所述均質液；所述干燥的條件如下：采用熱風干燥；溫度可為40～60℃，如45℃；時間可為6～10h，如6h。本專利技術方法得到的可降解膜可置于恒溫恒濕箱中，于25℃、濕度43％的條件下平衡5～7d。上述方法制備的可降解膜也屬于本專利技術的保護范圍。本專利技術可降解薄膜具有一定的強度和抗蠕變特性，如在1.0Mpa作用下，本專利技術秸稈-淀粉可降膜的應變為0.5～2.5％，蠕變柔量為500～3500μm2·N-1，其中，應變和蠕變柔量越小，代表膜的拉伸強度越大，拉伸性能越好。本專利技術可降解膜可用于地膜、食品包裝和購物塑料袋等領域。對所述可降解膜進行動態力學特性的測試表明，超微粉碎玉米秸稈能顯著增加所述薄膜的蠕變特性，拉伸強度、斷裂伸長率和耐撕裂性都有顯著的增強，對于可降解薄膜開發具有很好的應用潛力，尤其是農用地膜領域。本專利技術可降解膜具有完全的生物可降解性。所述秸稈-淀粉可降解膜原料來源廣泛，價格低廉，沒有復雜的儀器和操作，成本低。所述秸稈-淀粉可降解膜避免采用化學方法，減少化學試劑的使用，可以有效減少降解后的化學試劑等殘留引起的不良后果。所述優勢都是目前可降解薄膜存在的問題，具有很好的深入研究和推廣價值。利用本專利技術的方法制備可降解膜具有以下優點：1)經濟成本低，可以大幅度降低可降解膜生產成本。對于我國可降解膜在地膜的推廣具有重要的經濟社會價值。2)減少化學試劑的使用，盡量避免薄膜降解后對薄膜造成的不良影響。3)可以同時增加農作物秸稈的利用途徑，增加秸稈的附加值。4)超微粉碎對于秸稈木質素的破壞具有重要意義，為農作物秸稈的充分利用提供一種有效的預處理方法。附圖說明圖1為本專利技術實施例1-4制備的可降解膜的蠕變-恢復的曲線。圖2為本專利技術實施例1-4制備的可降解膜的蠕變柔量的曲線。具體實施方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。實施例1、可降解膜的制備和動態力學性能測定一、可降解膜的制備1、超微粉碎玉米秸稈的制備取60g初步粉碎的粒度為80～120目的玉米秸稈，加入到高能納米沖擊磨(CJM-SY-B型，秦皇島市太極環納米制品有限公司)進行超微粉碎，超微粉碎選用強化不銹鋼磨罐，介質為直徑6～10mm的氧化鋯球，球料體積比2：1，填充率為35％,粉碎時間為1h。粉碎過程中不添加任何抗結塊劑、助磨劑，通入循環冷卻水，使溫度保持在30℃以下。得到超微粉碎玉米秸稈樣品，粒度為10～20μm，裝入自封袋內密封保存。2、秸稈-淀粉共混可降解膜的制備(1)秸稈-淀粉共混液的制備準確稱取7.0g(精確至0.0001g)原玉米淀粉和3.0g(精確至0.0001g)增塑劑(丙三醇：木糖醇本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可降解膜的制備方法，包括如下步驟：1)配制農作物秸稈、玉米淀粉、塑化劑和水的共混液；2)所述共混液依次經糊化和均質后得到均質液；3)將所述均質液成膜，即得所述可降解膜。

【技術特征摘要】
1.一種可降解膜的制備方法，包括如下步驟：1)配制農作物秸稈、玉米淀粉、塑化劑和水的共混液；2)所述共混液依次經糊化和均質后得到均質液；3)將所述均質液成膜，即得所述可降解膜。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述農作物秸稈為玉米秸稈；所述玉米秸稈經超微粉碎處理；所述超微粉碎的時間為0.5～8h；經所述超微粉碎后的所述玉米秸稈的粒度為10～20μm。3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述超微粉碎在高能納米沖擊磨中進行；所述高能納米沖擊磨采用不銹鋼磨罐；所述超微粉碎采用的介質為直徑為6～10mm的氧化鋯球，所述介質與所述玉米秸稈的體積比為2～7：1，填充率為25～75％。4.根據權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述塑化劑為無機塑化劑和/或有機塑化劑；所述無機塑化劑為三偏磷酸鈉和/或硼酸；所述有機塑化劑為糖醇型塑化劑和/或聚合型塑化劑。5.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，所述農作物秸稈、所述玉米淀粉和所述塑化劑的混合物與所述水的質量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳敏，尹冬敏，李棟，鄭鈺，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11