一種多功能薄膜的制備方法技術

一種多功能薄膜的制備方法，它涉及薄膜的制備方法。本發明專利技術要解決現有地膜因殼聚糖添加量較少導致地膜降解速度慢、降解不充分，成膜性、通透性及保濕性較低的問題，解決現有地膜中氧化石墨烯存在片層團聚和堆疊影響薄膜性能，且氧化石墨烯易溶于水，容易與其他物質發生反應的問題，解決現有地膜中加入添加微量元素后力學性能下降的問題，解決現有PVA地膜無法達到PE地膜性能水平的問題。一、膜液的制備；二、成膜。本發明專利技術用于多功能薄膜的制備。本發明專利技術用于多功能薄膜的制備。本發明專利技術用于多功能薄膜的制備。

【技術實現步驟摘要】
一種多功能薄膜的制備方法


[0001]本專利技術涉及薄膜的制備方法。

技術介紹

[0002]20世紀中旬，隨著塑料工業的發展，日本和歐美的一些國家將塑料薄膜應用于農業生產中。我國于20世紀70年代開始研究此類工藝，80年代正式應用于農業生產，并且后來居上，于1985年地膜覆蓋面積躍居世界第一。目前在全國31個省市自治區普及和應用，用于糧、棉、油、菜、瓜果、煙、糖、藥、麻、茶、林等40多種農作物上，使作物普遍增產30％～50％，增值40％～60％，深受廣大農民的歡迎。塑料薄膜主要可以抑制雜草、提高地表溫度、減少水分蒸發，防治害蟲從而減少農藥使用，對于擴大作物的適作區有著重要的影響。然而如今廣泛應用的地膜基本均為石油基薄膜，在農田中難以降解，且在自然因素下容易老化破碎，難以回收，從而導致地里還有很多殘留的細小碎膜，而殘膜一旦積累到一定程度，這些地膜碎片可在土壤中形成阻隔層，使土壤中的水、氣、肥等流動受阻，造成土壤結構板結，嚴重危害生態環境，造成白色污染，導致作物減產甚至土地無法耕種。另外，大部分地膜無人收集，農民一般采用焚燒處理，這又會產生有害氣體。因此對于可降解薄膜的需求更加迫切。
[0003]殼聚糖可由甲殼素制成，它具有良好的成膜性、可降解性及生物相容性等優點，是一種較為理想的高分子材料。又由于殼聚糖的表面帶有豐富的氨基，所以殼聚糖還具有抗菌性，這也是目前殼聚糖在種植業中的一個用途來源。并且殼聚糖還可以作為一種金屬離子吸附劑，對Cu
2+
、Ni
2+
、Co
2+r/>都有一定的吸附率，用在地膜上有降低土壤中重金屬離子的效果。而甲殼素廣泛存在于自然界中。甲殼素在自然界中的存儲量僅次于纖維素，是第二大天然高分子，每年甲殼素生物合成的量約有100億噸，是一種可循環的再生資源。
[0004]殼聚糖的成膜性好、原料廣泛、成本較低，若利用其制備地膜會帶來增加生物可降解性和抗菌活性的益處，但現有很少以殼聚糖作為地膜的主要成分進行研究，由于殼聚糖膜質脆、機械性能較差，其多作為改性劑添加，添加量較少，含量僅為1％～5％，導致地膜降解速度慢、降解不充分，成膜性、通透性及保濕性較低。且現有地膜制備因為價格因素常采用多層的氧化石墨烯，氧化石墨烯存在片層團聚和堆疊的問題，導致了氧化石墨烯有效比表面積降低以及力學性能的下降，且氧化石墨烯表面含有的氧化官能團使得惰性的石墨烯表面變得很活潑，易溶于水，容易與其他物質發生反應。對于現有地膜領域來說，很少有人關注地膜覆蓋導致覆蓋土壤底層交換性微量元素降低的問題，而在地膜中添加微量元素可解決這一問題，但微量元素的加入卻會導致地膜力學性能下降。PVA地膜可降解，但其保溫保濕和力學性能無法達到PE地膜的性能水平。

技術實現思路

[0005]本專利技術要解決現有地膜因殼聚糖添加量較少導致地膜降解速度慢、降解不充分，成膜性、通透性及保濕性較低的問題，解決現有地膜中氧化石墨烯存在片層團聚和堆疊影響薄膜性能，且氧化石墨烯易溶于水，容易與其他物質發生反應的問題，解決現有地膜中加
入添加微量元素后力學性能下降的問題，解決現有PVA地膜無法達到PE地膜性能水平的問題，而提供一種多功能薄膜的制備方法。
[0006]一種多功能薄膜的制備方法，它是按以下步驟進行的：
[0007]一、膜液的制備：
[0008]①
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，將聚乙烯醇粉末放入蒸餾水中，攪拌10min～30min，得到溶液A；所述的聚乙烯醇粉末的質量與蒸餾水的體積比為1g:(80～85)mL；
[0009]②
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，向溶液A中加入殼聚糖粉末，繼續攪拌5min～15min，得到溶液B；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末與殼聚糖粉末的質量比為1:(0.5～4)；
[0010]③
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，向溶液B中滴加冰醋酸，繼續攪拌5min～15min，得到溶液C；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的質量與冰醋酸的體積比為1g:(5～6)mL；
[0011]④
、將硫酸錳和氧化石墨烯加入到去離子水中，然后在超聲波清洗機中超聲0.5h～2h，超聲后置于磁力攪拌器下，在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，滴加濃度為0.1mol/L～0.2mol/L的高錳酸鉀溶液，得到二氧化錳/氧化石墨烯溶液；所述的去離子水的體積與氧化石墨烯的質量比為(90～110)mL:30mg；所述的氧化石墨烯與硫酸錳的質量比為1:(8～9)；所述的硫酸錳與高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的摩爾比為3:2；
[0012]⑤
、在溫度為50℃～90℃的條件下，將溶液C加入到二氧化錳/氧化石墨烯溶液中，并將溫度由50℃～90℃升溫至100℃～120℃，在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為100℃～120℃的條件下，繼續攪拌10min～30min，得到溶液E；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末與二氧化錳/石墨烯溶液中氧化石墨烯的質量比為1:(0.005～0.025)；
[0013]⑥
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為100℃～120℃的條件下，以0.5mL/s～2mL/s的速度，向溶液E中滴加甘油，繼續攪拌5min～15min，最后停止加熱，得到溶液F；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的質量與甘油的體積比為1g:(8～9)mL；
[0014]⑦
、在攪拌速度為20rpm～40rpm的條件下，以0.5mL/s～1mL/s的速度，向溶液F中加入無水乙醇至液面氣泡恰好消失，攪拌10min～20min，攪拌后靜置20min～40min消泡，得到膜液；
[0015]二、成膜：
[0016]將膜液涂覆于基底上，靜置晾干，即完成多功能薄膜的制備方法。
[0017]本專利技術的有益效果是：
[0018]本專利技術提出了一種殼聚糖/氧化石墨烯/二氧化錳/甘油的多功能薄膜的制備方法，本專利技術地膜復合農用地膜強度要求，并具有低成本、可降解、抑菌施肥的作用。
[0019](1)本專利技術殼聚糖為主要添加原料，提高了地膜降解速度，在50天時氧化石墨烯/殼聚糖-PVA地膜可降解地膜的失重率高達92％，在不需要地膜后，自動降解到土壤中；成膜性好，在膜液流延過程中容易成膜，不會破裂，薄膜干燥后容易揭膜，薄膜的透明度高，表面光滑無甘油析出，內部無氣泡；通透性好，在400nm～460nm的藍紫光和600nm～700nm的紅橙光透光率均大于90％。
[0020](2)本專利技術加入二氧化錳后，氧化石墨烯/殼聚糖-PVA地膜拉伸強度可達7.45MPa，
斷裂伸長率可達362％，與未加入二氧化錳的地膜相比力學性能并未下降，在作物生長期間保持合適的機械性能。
...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種多功能薄膜的制備方法，其特征在于它是按以下步驟進行的：一、膜液的制備：
①
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，將聚乙烯醇粉末放入蒸餾水中，攪拌10min～30min，得到溶液A；所述的聚乙烯醇粉末的質量與蒸餾水的體積比為1g:(80～85)mL；
②
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，向溶液A中加入殼聚糖粉末，繼續攪拌5min～15min，得到溶液B；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末與殼聚糖粉末的質量比為1:(0.5～4)；
③
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，向溶液B中滴加冰醋酸，繼續攪拌5min～15min，得到溶液C；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的質量與冰醋酸的體積比為1g:(5～6)mL；
④
、將硫酸錳和氧化石墨烯加入到去離子水中，然后在超聲波清洗機中超聲0.5h～2h，超聲后置于磁力攪拌器下，在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為50℃～90℃的條件下，滴加濃度為0.1mol/L～0.2mol/L的高錳酸鉀溶液，得到二氧化錳/氧化石墨烯溶液；所述的去離子水的體積與氧化石墨烯的質量比為(90～110)mL:30mg；所述的氧化石墨烯與硫酸錳的質量比為1:(8～9)；所述的硫酸錳與高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的摩爾比為3:2；
⑤
、在溫度為50℃～90℃的條件下，將溶液C加入到二氧化錳/氧化石墨烯溶液中，并將溫度由50℃～90℃升溫至100℃～120℃，在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為100℃～120℃的條件下，繼續攪拌10min～30min，得到溶液E；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末與二氧化錳/石墨烯溶液中氧化石墨烯的質量比為1:(0.005～0.025)；
⑥
、在攪拌速度為300rpm～600rpm及溫度為100℃～120℃的條件下，以0.5mL/s～2mL/s的速度，向溶液E中滴加甘油，繼續攪拌5min～15min，最后停止加熱，得到溶液F；步驟一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的質量與甘油的體積比為1g:(8～9)mL；
⑦
、在攪拌速度為20rpm～40rpm的條件下，以0.5mL/s～1mL/s的速度，向溶液F中加入無水乙醇至液面氣泡恰好消失，攪拌10min～20min，攪拌后靜置20min～40min消泡，得到膜液；二、成膜：將膜液涂覆于基底上，靜置晾干，即完成多功能薄膜的制備方法。2.根據權利要求1所述的一種多功能薄膜的制備方法，其特征在于步驟一
②
中所述的殼聚糖粉末具體是按以下步驟制備的：a、從魚鱗中提取甲殼素：將魚鱗反復沖洗，去除表面附著...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪晨旭，帥永，徐嘉龍，尤志凱，龍震宇，楊有為，邱杭宇，張琰炯，宋則豪，王偉，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：