CN103059325A - 新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法，淀粉可采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉，来源广泛，价格较低。聚乙烯醇作为增强剂可提高可降解塑料的力学性能。采用棉纤维制成醋酸纤维素与淀粉交联，制成可降解塑料膜，交联剂为柠檬酸三丁酯，催化剂为浓硫酸。制得的可降解塑料膜力学性能优良，降解速度快；可降解塑料膜制备方法简单，易于操作。

Description

新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法
技术领域
    本发明涉及一种可降解塑料膜的制备方法，特别涉及一种淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法。
背景技术
    随着我国经济的快速发展，塑料工业规模也得到迅速扩大，塑料产品应用于越来越多的行业。2010年，世界塑料消费量估计为3128亿t，中国塑料消费量估计也就将超过5600 万t。塑料产品为工业、农业及日常生活提供了方便，同时也产生了大量废弃物，这些废弃物以固体形式存在，其来源多为包装袋、饮料瓶、农用地膜等一次性塑料制品。这些废弃物体积大、分解时间很长，在自然环境中降解非常困难，有人估测约需要200年~ 100万年。塑料废弃物的处理方法（填埋、焚烧和回收利用）难以从根本上解决塑料垃圾带来的“白色污染”，不能满足人们日益增长的“环境友好”意识的需要。并且，塑料是石油基产品，石油价格的波动也造成塑料产品价格的不稳定。当前石油资源的日益减少，塑料工业的长久发展必然受到限制。
    由于降解塑料具有原料来源广泛、可降解、不污染环境等优点，因此越来越多的研究者开始关注可降解材料。开发降解塑料的主要目的是为解决塑料废弃物带来的环境污染问题。它可以在特定的环境下，降解为二氧化碳和水分，不给环境造成污染。
    降解塑料的种类非常多，根据其降解类型分，也有多种不同的种类。但最常见的可降解塑料主要为光降解塑料和生物降解塑料两类。可降解塑料经过几十年发展，生物降解塑料成为其主要形式。而生物降解塑料中，淀粉基塑料占可降解塑料的一大部分。淀粉是一种天然高分子化合物，可以通过分子改性而具备一定的塑性，因此被视为可降解材料领域最具潜力的研究对象之一。淀粉基可生物降解塑料常见的有淀粉填充型塑料、全淀粉塑料和一些以淀粉为原料的生化合成聚合物。
    但是在淀粉基降解塑料领域还面临着一些问题：（1）使用性能。淀粉基材料的力学性能与传统塑料还有较大的差距，尤其是吸水后导致力学性能下降，淀粉含量越大，力学性能下降越明显。（2）价格。化学合成法制得的降解塑料虽力学性能较淀粉填充型塑料和全淀粉塑料好，但其生产工艺复杂，生产成本较高，目前只能应用于医药类领域。（3）降解性能。降解塑料的种类繁多，对于其降解性能没有明确的规定，产品降解准确性受使用环境影响较大，降解准确性难以控制。（4）原料来源。淀粉基降解塑料使用粮食生产的淀粉作为原料，出现工业与人争粮的冲突等。
发明内容
    本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种力学性能良好、降解速度快、原料来源广泛、价格低廉的可降解塑料膜的制备方法。
    为了实现以上发明目的，北发明采用以下技术方案：一种新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）    按以下质量配比准备原料：淀粉20～30份；聚乙烯醇15～20份；棉纤维10～20份；冰乙酸5～10份；醋酸酐5～10份；催化剂0.1～0.5份；交联剂2～5份；甘油3～6份；乙二醛2～5份；
（2）    将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入催化剂，50℃恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
（3）    淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90℃下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
（4）    将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入交联剂，70℃下高速搅拌2h，流延成膜，80℃烘干3h后揭膜。
    所述所述淀粉采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉。
    所述催化剂为浓硫酸。
    所述交联剂为柠檬酸三丁酯。
    淀粉可采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉，来源广泛，价格较低。聚乙烯醇作为增强剂可提高可降解塑料的力学性能。采用棉纤维制成醋酸纤维素与淀粉交联，制成可降解塑料膜，交联剂为柠檬酸三丁酯，催化剂为浓硫酸。
本发明的主要优点和有益效果是：
（1）    由于天然淀粉价格低廉，来源广泛，制备的可降解塑料膜具有较高的经济价值和社会价值；
（2）    采用醋酸纤维素与淀粉交联，制得的可降解塑料膜力学性能优良，降解速度快；
（3）    可降解塑料膜制备方法简单，易于操作。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
    按以下质量配比准备原料：淀粉20份；聚乙烯醇15份；棉纤维10份；冰乙酸5份；醋酸酐5份；浓硫酸0.1份；柠檬酸三丁酯5份；甘油3份；乙二醛2份；
    将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入浓硫酸，50℃恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
    淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90℃下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
    将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入柠檬酸三丁酯，70℃下高速搅拌2h，流延成膜，80℃烘干3h后揭膜。
实施例二：
    按以下质量配比准备原料：淀粉24份；聚乙烯醇18份；棉纤维12份；冰乙酸6份；醋酸酐6份；浓硫酸0.4份；柠檬酸三丁酯3份；甘油5份；乙二醛5份；
    将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入浓硫酸，50℃恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
    淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90℃下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
    将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入柠檬酸三丁酯，70℃下高速搅拌2h，流延成膜，80℃烘干3h后揭膜。
实施例三：
    按以下质量配比准备原料：淀粉30份；聚乙烯醇16份；棉纤维20份；冰乙酸10份；醋酸酐9份；浓硫酸0.5份；柠檬酸三丁酯5份；甘油6份；乙二醛3份；
    将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入浓硫酸，50℃恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
    淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90℃下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
    将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入柠檬酸三丁酯，70℃下高速搅拌2h，流延成膜，80℃烘干3h后揭膜。
实施例四：
    按以下质量配比准备原料：淀粉21份；聚乙烯醇20份；棉纤维17份；冰乙酸6份；醋酸酐8份；浓硫酸0.2份；柠檬酸三丁酯4份；甘油5份；乙二醛2份；
    将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入浓硫酸，50℃恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
    淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90℃下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
    将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入柠檬酸三丁酯，70℃下高速搅拌2h，流延成膜，80℃烘干3h后揭膜。
    制得的可降解塑料膜检测其性能，塑料膜表面平整、光滑，成膜致密，拉伸应力在10.3～11.7MPa，弹性模量在234.8～243.5MPa，在250℃下具有良好的热稳定性能，120d土壤中堆埋生物降解速率接近60%，具有优异的生物降解性。
    除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）    按以下质量配比准备原料：淀粉20～30份；聚乙烯醇15～20份；棉纤维10～20份；冰乙酸5～10份；醋酸酐5～10份；催化剂0.1～0.5份；交联剂2～5份；甘油3～6份；乙二醛2～5份；
（2）    将棉纤维加入冰乙酸、醋酸酐，同时加入催化剂，50℃恒温水浴反应2h，得醋酸纤维；
（3）    淀粉加聚乙烯醇、甘油和乙二醛在90℃下高速搅拌，反应1h，得淀粉溶液；
（4）    将醋酸纤维和淀粉溶液混合搅拌，加入交联剂，70℃下高速搅拌2h，流延成膜，80℃烘干3h后揭膜。
2.根据权利要求书1所述的新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法，其特征在于：所述所述淀粉采用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉。
3.根据权利要求书1所述的新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法，其特征在于：所述催化剂为浓硫酸。
4.根据权利要求书1所述的新型淀粉基纤维素可降解塑料膜的制备方法，其特征在于：所述交联剂为柠檬酸三丁酯。
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