CN102504349B - 一种磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制备方法，其特征是：它包括淀粉、聚乙烯醇、乙二醛、尿素、磷酸、甘油组成；其中磷酸酯淀粉是由淀粉、乙二醛、磷酸、尿素、聚乙烯醇混合而成。本发明的优点是：淀粉经过适量的改性交联剂，极大提高了塑料的抗水性能；纯淀粉的脆性太强，采用适量的增塑剂可以使薄膜的延展性增强，更适于工业化批量生产，并且可以通过调节磷酸和尿素的含量和增塑剂的用量得到不同力学性能的材料，科技含量高，具有创新性；其制备工艺采用常规塑料设备与方法，工艺简单，易于操作；再者本发明是由市售淀粉经改性和增塑后流延成型的，废弃后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，不污染环境；且淀粉是一种可再生的资源，取之不尽用之不竭。

Description

一种磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制备方法
技术领域
本发明属于天然高分子材料领域，涉及一种磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制备方法，也属于环境科学技术领域。
背景技术
随着石油资源的日益趋于紧张和人们对绿色环境问题越来越关注，塑料行业将材料研究的更多目光投向来源于天然可再生资源的原料。淀粉是地球上取之不尽、用之不竭的可再生资源，而且他们具有多种结构，易于化学和物理修饰，同时具有生物降解性、生物相容性及安全性等优点。开发和推广可再生资源产品不仅有利于保护生态环境，而且有利于发展新农作物和新化学技术以及促进农业增长和增加就业机会，为发展中国家带来较大经济效益。
由于原淀粉材料的许多性能不能满足实际应用的要求，如吸水性强、脆性、强度低等，因此，需要采取物理、化学和生物化学方法，使淀粉的结构、物理和化学性质发生改变，产生特定的性能和用途。目前，我国生产的淀粉可降解材料多为不完全降解材料，仅仅是把淀粉作为一种填充剂或者添加型的光降解塑料，还没有较为理想的完全生物降解材料的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种废弃后很容易被微生物分解成二氧化碳和水、具有良好的生物降解性、对环境无污染、抗水性及产品尺寸稳定性高、材料的断裂伸长率和拉伸强度较大的磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
根据本发明的一方面，提供了一种磷酸酯淀粉可生物降解膜，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜各原料组分按照以下重量份混合组成：淀粉25-40份，聚乙烯醇3-5份，尿素1-5份，磷酸1-5份，乙二醛10-15份，3-5份FeCl3·6H2O，甘油8-10份，蒸馏水400-600份。
根据本发明的另一方面，提供了一种磷酸酯淀粉可生物降解膜的制备方法，包括以下工艺步骤：
a、在-30℃至-35℃下对淀粉进行冷冻干燥处理，然后过40-60目筛；
b、将过筛后的25-40重量份淀粉与3-5重量份聚乙烯醇、1-5重量份尿素、1-5重量份磷酸、8-10重量份甘油一起加入容器中，用400-600重量份蒸馏水溶解；同时调节温度到60℃下，水浴加热并磁力搅拌1-2小时；
c、搅拌1小时后，在上述容器中继续加入10-15重量份乙二醛和3-5重量份FeCl3·6H2O，然后调节温度到80℃下水浴加热并磁力搅拌30分钟；
d、淀粉经过步骤a-c的溶胀、糊化、交联反应过程后，达到一定粘度，取出反应产物，产物呈膜状均匀平铺在聚酯片上，放入烘箱中，在50℃下干燥，当平铺膜无粘性时，取出聚酯片置空气中自然冷却，再将薄膜从聚酯片上剥离下来，即得磷酸酯淀粉可生物降解膜制品。
优选的，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉的任意一种。
上述磷酸酯淀粉可生物降解膜可用于可生物降解的绿色材料如一次性薄膜、食品包装袋、农林地膜等。
本发明的优点是：
(1)本发明研制的磷酸酯淀粉可生物降解薄膜，主要是由淀粉、水、甘油制备，其废弃后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，具有良好的生物降解性，对环境无污染，有利于生态环境的保护；
(2)本发明研制的交联淀粉薄膜，经复合增塑剂、交联剂修饰后，薄膜的抗水性及产品尺寸稳定性得到了一定程度的提高，科技含量高，具有创新性；
(3)本发明采用增塑剂和交联剂改性淀粉原料，其材料的断裂伸长率和拉伸强度有较大程度提高；
(4)本发明研制的交联淀粉可生物降解薄膜，其生产工艺简单，易于工业操作；
(5)淀粉是一种可再生的天然高分子资源，与石油基餐具相比有着取之不尽用之不竭的优点；
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不局限于下面的实施例。
实施例1
选用市售优质玉米淀粉，采用冷冻干燥处理，然后过40目筛后。然后将过筛后的30g样品与4g聚乙烯醇、10ml甘油一起加入三口烧瓶中，用500ml蒸馏水溶解；同时调节温度到60℃下，水浴加热并磁力搅拌样品。搅拌1小时后，在烧瓶中加入14ml乙二醛和3.2gFeCl3·6H2O等试剂，然后调节温度到80℃下水浴加热并磁力搅拌30分钟。淀粉经过溶胀、糊化、交联反应过程后，达到一定粘度。取出反应产物，均与的平铺在聚酯片上，放入烘箱中，在50℃下干燥，当平铺膜无粘性时，取出聚酯片置空气中自然冷却，再将薄膜剥离下来，密封放置备用。制得薄膜的力学性能、抗水性能见表1。
实施例2
选用市售优质玉米淀粉，采用冷冻干燥处理，然后过40目筛后。然后将过筛后的30g样品与4g聚乙烯醇、2g尿素、2ml磷酸、10ml甘油一起加入三口烧瓶中，用500ml蒸馏水溶解；同时调节温度到60℃下，水浴加热并磁力搅拌样品。搅拌1小时后，在烧瓶中加入14ml乙二醛和3.2gFeCl3·6H20等试剂，然后调节温度到80℃下水浴加热并磁力搅拌30分钟。淀粉经过溶胀、糊化、交联反应过程后，达到一定粘度。取出反应产物，均与的平铺在聚酯片上，放入烘箱中，在50℃下干燥，当平铺膜无粘性时，取出聚酯片置空气中自然冷却，再将薄膜剥离下来，密封放置备用。制得薄膜的力学性能、抗水性能见表1。
实施例3
选用市售优质玉米淀粉，采用冷冻干燥处理，然后过40目筛后。然后将过筛后的30g样品与4g聚乙烯醇、4g尿素、4ml磷酸、10ml甘油一起加入三口烧瓶中，用500ml蒸馏水溶解；同时调节温度到60℃下，水浴加热并磁力搅拌样品。搅拌1小时后，在烧瓶中加入14ml乙二醛和3.2gFeCl3·6H2O等试剂，然后调节温度到80℃下水浴加热并磁力搅拌30分钟。淀粉经过溶胀、糊化、交联反应过程后，达到一定粘度。取出反应产物，均与的平铺在聚酯片上，放入烘箱中，在50℃下干燥，当平铺膜无粘性时，取出聚酯片置空气中自然冷却，再将薄膜剥离下来，密封放置备用。制得薄膜的力学性能、抗水性能见表1。
上述实施例中的淀粉为市售产品，水为自来水，甘油为分析纯。
表1磷酸酯淀粉可生物降解膜性能对比
Figure BSA00000593552700031
表1中淀粉样品性能的测试方法：力学性能按照GB/T 1040-92在深圳新三思计量技术有限公司的CMT-0104型微机控制电子万能试验机进行测定，拉伸速度为50mm/min；抗水性能按照GB/T 1034-1998方法2进行测定(抗水性能用吸水率来表示，吸水率越低抗水性能越好)。由表1可知，添加交联剂磷酸和尿素有利于淀粉间产生交联，从而提高淀粉薄膜的拉伸强度和抗水性能。

Claims (3)

1.一种磷酸酯淀粉可生物降解膜的制备方法，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜的各原料组分按照以下重量份混合组成：淀粉25-40 份，聚乙烯醇3-5份，尿素1-5份，磷酸1-5份，乙二醛10-15份，3-5份FeCl3·6H2O，甘油8-10份，蒸馏水400-600份；所述磷酸酯淀粉可生物降解膜按照如下工艺步骤进行制备：
a、在-35℃至-30℃下对淀粉进行冷冻干燥处理，然后过40-60目筛；
b、将过筛后的25-40重量份淀粉与3-5重量份聚乙烯醇、1-5重量份尿素、1-5重量份磷酸、 8-10重量份甘油一起加入容器中，用400-600重量份蒸馏水溶解；同时调节温度到60℃下，水浴加热并磁力搅拌1小时；
c、搅拌1小时后，在上述容器中继续加入 10-15重量份 乙二醛和3-5重量份FeCl3·6H2O，然后调节温度到80℃下水浴加热并磁力搅拌30分钟；
d、淀粉经过步骤a-c的溶胀、糊化、交联反应过程后，达到一定粘度，取出反应产物，产物呈膜状均匀平铺在聚酯片上，放入烘箱中，在50℃下干燥，当平铺膜无粘性时，取出聚酯片置空气中自然冷却，再将薄膜从聚酯片上剥离下来，即得磷酸酯淀粉可生物降解膜制品。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸酯淀粉可生物降解膜的制备方法，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、红薯淀粉的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸酯淀粉可生物降解膜的制备方法，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜用于一次性薄膜、食品包装袋或农林地膜。
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