【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合薄膜，涉及一種生物基全降解復合薄膜、其制備方法及用途。
技術介紹
1、農作物的生長與環境溫度和濕度密切相關，地膜可以為農作物的生長創造一個良好的生長環境作用，此外，地膜除了可以有效地調節土壤溫度和濕度，儲存土壤中的營養物和水分外，還具有防雜草和病蟲害的作用，能夠明顯提高作物的產量。但由于地膜的厚度很薄，僅有10μm左右，容易破碎且難以清理，且農用地膜幾乎95%以上為聚乙烯地膜，聚乙烯自身結構穩定，幾乎無法降解。
2、近幾年，光氧降解地膜、含淀粉類可降解pe地膜、以聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯為主的生物降解類地膜發展迅速，此類可降解地膜雖然能夠在較短時間內降解。
3、因此，為了解決目前可降解地膜的原料來源問題，亟需研發一種新型的生物基降解地膜。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種生物基全降解復合薄膜、其制備方法及用途，本專利技術對淀粉進行環氧改性和化學氧化得到環氧改性淀粉，通過環氧改性淀粉提高了環氧改性淀粉與樹脂的相容性，增強了淀粉顆粒與樹脂基體的結合強度，解決了普通淀粉與樹脂基體之間因共混相容性問題導致的力學性能下降。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供了一種生物基全降解復合薄膜的制備方法，所述制備方法包括：
4、（ⅰ）將淀粉分散于溶劑中，混合均勻后得到淀粉漿液，向所述淀粉漿液中加入環氧丙烷和次氯酸鹽，混合攪拌并加熱以發生反應，反
5、（ⅱ）將硅烷偶聯劑與乙醇水溶液混合均勻得到偶聯劑溶液，將納米纖維素溶液與所述偶聯劑溶液混合攪拌并加熱以發生反應，反應結束后經抽濾、洗滌和干燥后得到烷基改性納米纖維素；將所述烷基改性納米纖維素分散于去離子水中，混合攪拌并加熱，得到納米纖維素懸浮液；將聚乙二醇加入所述納米纖維素懸浮液中，混合攪拌并加熱以發生反應，隨后經抽濾、洗滌和冷凍干燥后得到復合改性納米纖維素；
6、（ⅲ）將鈦酸丁酯與無水乙醇混合均勻得到鈦酸丁酯溶液，向所述鈦酸丁酯溶液中滴加酸性溶液以將其ph值調整至酸性；將步驟（ⅱ）得到的所述復合改性納米纖維素分散于乙醇水溶液中，混合均勻后得到復合改性納米纖維素懸浮液；將所述鈦酸丁酯溶液逐滴加入所述復合改性納米纖維素懸浮液，在滴加過程中持續攪拌，待所述鈦酸丁酯溶液全部滴加完成后得到前體溶液，隨后對前體溶液進行加熱直至得到固態產物，對固態產物進行研磨得到纖維素/納米二氧化鈦復合粉體；
7、（ⅳ）將殼聚糖溶解于乙酸溶液中得到殼聚糖溶液，向所述殼聚糖溶液中滴加氫氧化鈉溶液，待所述氫氧化鈉溶液全部滴加完成后繼續攪拌以發生反應，隨后經靜置、過濾和洗滌后得到殼聚糖凝膠；將所述殼聚糖凝膠與戊二醛溶液混合攪拌一段時間以發生反應，反應結束后經靜置、過濾、洗滌和干燥后得到交聯殼聚糖；將所述交聯殼聚糖與l-半胱氨酸溶液混合后置于搖床中振蕩一段時間以發生反應，反應結束后經靜置、過濾、洗滌和干燥后得到改性殼聚糖；
8、（ⅴ）將步驟（ⅳ）得到的改性殼聚糖分散于去離子水中，混合均勻后得到殼聚糖分散液，對所述殼聚糖分散液進行高溫加熱以發生反應，反應結束后經過濾、洗滌和干燥后得到殼聚糖碳球；將所述殼聚糖碳球分散于去離子水中，混合均勻后得到碳球分散液，向所述碳球分散液中加入硝酸銀溶液，混合攪拌均勻得到混合液，向所述混合液中加入檸檬酸鈉溶液，混合攪拌并加熱以發生反應將硝酸銀還原為銀納米粒子，反應結束后經過濾、洗滌和冷凍干燥，得到殼聚糖碳球/納米銀復合粉體；
9、（ⅵ）將pbat樹脂、聚乳酸樹脂、步驟（ⅰ）得到的所述氧化改性淀粉、步驟（ⅲ）得到的所述纖維素/納米二氧化鈦復合粉體、步驟（ⅴ）得到的所述殼聚糖碳球/納米銀復合粉體、增塑劑、抗氧劑和潤滑劑混合后得到共混物料，將所述共混物料送入螺桿擠出機中，通過所述螺桿擠出機熔融共混擠出，經螺桿擠出的共混熔體依次經水冷和風冷后固化形成共混母料，對共混母料進行切粒得到共混粒料；對所述共混粒料進行干燥，隨后送入吹膜機內擠出吹膜，得到所述生物基全降解復合薄膜。
10、本專利技術提供的生物基全降解復合薄膜以氧化改性淀粉、纖維素/納米二氧化鈦復合粉體以及殼聚糖碳球/納米銀復合粉體作為生物基填料，對pbat樹脂和聚乳酸樹脂進行共混改性，通過擠出造粒吹膜后制備得到了生物基全降解復合薄膜。本專利技術制備得到的生物基全降解復合薄膜結合了合成高分子材料優異的力學性能和天然高分子材料優異的可降解能力，通過生物基填料的添加進一步優化了復合薄膜的力學性能和生物可降解能力，同時還具有良好的透氣性能和抗菌性能。將本專利技術提供的生物基全降解復合薄膜作為農作物地膜使用時，經過風吹、日曬、雨淋后可以快速氧化，可在50天內完全降解，滿足目前農用地膜的使用要求，對推動土壤治污、發展生態農業方面具有廣泛推廣的應用前景。
11、聚乳酸是一種可生物降解聚酯材料，具有高強度、熱穩定性和加工性等優勢，從環境和經濟的觀點出發，聚乳酸制品有很大的潛力來取代以石油為基礎的塑料制品。然而，聚乳酸存在韌性差、熔體強度低等問題，大大限制了其在更多領域的應用。pbat樹脂具有優良的力學性能和加工性能，但是由于價格過高限制了其的應用，本專利技術通過加入淀粉可降低復合薄膜的生產成本。淀粉本身源于自然，來源廣泛，價格低廉，將淀粉摻入樹脂基體中制備復合薄膜，既可以降低生產成本，又不影響其降解性能。
12、摻入樹脂基體中的淀粉可以是原淀粉，但原淀粉與樹脂基體之間的化學相容性較差，進而影響了復合薄膜的可降解能力和力學性能。為此，本專利技術通過對淀粉進行環氧改性和化學氧化得到環氧改性淀粉，一方面，通過環氧改性和化學氧化提高了淀粉與樹脂基體之間的界面相容性，增強了氧化改性淀粉與樹脂基體的結合強度，解決了普通淀粉與樹脂基體之間因共混相容性問題導致的力學性能下降的問題；另一方面，淀粉分子在氧化過程中，破壞了淀粉分子原本的晶體結構，導致淀粉的結晶度降低，使得淀粉分子間的交聯更加緊密，有利于提高復合薄膜的力學性能。此外，將本專利技術提供的生物基全降解復合薄膜作為農作物地膜使用時可以加快土壤中的微生物對復合薄膜的降解速率，這是由于，復合薄膜中的氧化改性淀粉可以作為營養物質被微生物（如細菌、真菌）侵噬，使得樹脂基體與微生物的接觸面積大幅提高；同時，微生物分泌出的酶可以進入樹脂基體的活性位點并發生生物酶解反應，導致復合薄膜的力學性能下降，最終使得復合薄膜完全降解。
13、本專利技術采用聚乙二醇對納米纖維素進行表面改性，聚乙二醇具有良好的熱穩定性、透明性、無毒環保和可降解等特性，并且不會影響復合薄膜的顏色和透明性，將其包覆在納米纖維素表面可以促進納米纖維素本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種生物基全降解復合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述淀粉漿液中的淀粉的質量分數為8~12wt%；
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅱ）中，所述乙醇水溶液中乙醇和去離子水的體積比為(3~5):1；
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅲ）中，所述鈦酸丁酯與所述無水乙醇的體積比為1:(8~10)；
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅳ）中，所述乙酸溶液的體積分數為1~10%；
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅴ）中，所述改性殼聚糖與所述去離子水的混合比例為1g:(0.1~0.3)L；
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅵ）中，所述螺桿擠出機的料筒內沿物料流向分為溫度不同的第一區、第二區、第三區、第四區和第五區；
8.一種采用權利要求1至7任一項所述的生物基全降解復合薄膜的制備方法制備得到的生物基全降解復合薄膜，其特征在于，所述生
9.根據權利要求8所述的生物基全降解復合薄膜，其特征在于，所述生物基全降解復合薄膜包括如下重量份的各組分：
10.一種權利要求8或9所述的生物基全降解復合薄膜的用途，其特征在于，所述生物基全降解復合薄膜用于農作物覆蓋地膜。
...【技術特征摘要】
1.一種生物基全降解復合薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述淀粉漿液中的淀粉的質量分數為8~12wt%；
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅱ）中，所述乙醇水溶液中乙醇和去離子水的體積比為(3~5):1；
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅲ）中，所述鈦酸丁酯與所述無水乙醇的體積比為1:(8~10)；
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅳ）中，所述乙酸溶液的體積分數為1~10%；
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅴ）中，所述改性殼聚糖與所述去離子水的混合比例為1g:(0.1~0....
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔俊杰，王雪，劉清竹，雷海云，楊立萍，黃仁亮，蘇榮欣，劉朝輝，韓承志，
申請(專利權)人：天津永續新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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