CN103289131A - 淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜的制备方法，是以淀粉为主要原料，配制成淀粉乳后，与聚乙烯醇溶液、纳米颗粒分散液、增塑剂、交联剂共混，升温糊化，冷却后倒模，制得复合塑料薄膜。利用本发明制得的淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜由于纳米颗粒和交联剂的添加，提高了薄膜的力学性能，降低了薄膜的透水率，极大地改善了薄膜对于环境湿度的敏感性。

Description

淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种淀粉基生物塑料薄膜的制备方法，具体是一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜的制备方法。

背景技术

淀粉具有天然、来源广泛、可再生、无污染、成本低、可生物降解等优点，基于淀粉的生物塑料薄膜是生物降解塑料领域发展较快的一种。然而，淀粉薄膜由于其自身固有的力学性能差，对环境湿度非常敏感，导致无法满足大多数情况下的应用要求。聚乙烯醇是一种化学合成的可生物降解的高分子聚合物，具有高抗静电性、耐磨耐腐蚀、力学性能优良等优点，与淀粉有较好的相容性。通常利用聚乙烯醇和淀粉的共混来提高淀粉基材料的力学性能。然而聚乙烯醇是水溶性高分子，加入淀粉之后制得的淀粉-聚乙烯醇薄膜，耐水性更差。中国专利CN101914223A公开了一种改性淀粉-聚乙烯醇基复合塑料薄膜的制备方法，方法简便，成本低廉，然而对环境湿度敏感，力学性能差的问题依然没有解决，有待进一步改善。

使用本发明制得的淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜由于纳米颗粒和交联剂的添加，提高了薄膜的力学性能，尤其是断裂伸长率，降低了薄膜的透水率，极大地改善了薄膜对于环境湿度的敏感性。

发明内容

本发明的目的是提供一种淀粉基生物可降解塑料薄膜的制备方法，所要解决的技术问题是使复合材料降低对环境湿度的敏感性，同时提高其力学性能。

本发明所述淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜原料按质量份数构成为：

组分A：淀粉60-90份，聚乙烯醇10-40份

组分B：小分子增塑剂，添加量为组分A总质量的10-40％，纳米颗粒，添加量为组分A总质量的1-10％，交联剂，添加量为组分A总质量的0.5-2％。

所述淀粉为玉米淀粉、高直链玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、氧化淀粉、羟丙基淀粉的一种或其组合。

所述小分子增塑剂可以为甘油，尿素，甲酰胺，山梨糖醇，聚乙二醇的一种或其组合。

所述纳米颗粒为纳米硅酸盐、改性纳米硅酸盐、纳米二氧化硅、改性碳纳米管中的一种或其组合。

所述的交联剂可以为戊二醛、硼酸、马来酸酐、过氧化苯甲酰的一种或其组合。

本发明淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)以淀粉为原料，配制成质量浓度为10％的淀粉乳；

(2)配置质量浓度为10％的聚乙烯醇水溶液；

(3)将纳米颗粒分散在水中或溶剂中制成纳米颗粒分散液；

(4)将淀粉乳、聚乙烯醇溶液、纳米颗粒分散液、增塑剂、交联剂按比例均匀混合，升温至85-95℃下糊化30-45min；

(5)降温至55℃，倒模，于温度35-50℃下干燥24-36h，湿度50％下平衡3天，得复合塑料薄膜。

所述工艺均在搅拌条件下进行。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.本发明以淀粉为主，聚乙烯醇为辅，既能有效地提高淀粉基复合塑料薄膜的力学性能，又能保持良好的生物降解性能，而且制备方法简单，成本低廉。

2.本发明加入纳米颗粒是利用纳米粒子的小尺寸效应、高表面能效应和高长径比，和淀粉以及聚乙烯醇作用，形成一种新型的无机-有机复合杂化材料，全面提高薄膜的力学性能，改善薄膜对于环境湿度的敏感性。其中改性纳米颗粒还可以作为淀粉与聚乙烯醇之间的相容剂，进一步提升薄膜的性能，尤其是断裂伸长率。

3.本发明加入交联剂可以引入共价键代替氢键来进一步提高淀粉、聚乙烯醇以及纳米颗粒之间的相容性和分子间的相互交联，进而提升薄膜的性能。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1：

以玉米淀粉(10g)为原料，配制10％的淀粉乳；取5g聚乙烯醇，配制10％聚乙烯醇溶液；将改性纳米硅酸盐颗粒(1.5g)分散在150ml水中，制备成纳米颗粒分散液。将淀粉乳、聚乙烯醇溶液、纳米颗粒分散液均匀混合，然后加入4.5g甘油，混合后升温至95℃糊化45min，降温至55℃，倒模，于温度40℃下干燥24h，得复合塑料薄膜。所得薄膜25℃，湿度50％下平衡三天，拉伸强度为13.93MPa，断裂伸长率为345.11％；25℃，湿度75％下平衡三天，拉伸强度为11.44MPa，断裂伸长率为479.70％；

实施例2：

以木薯淀粉(10g)为原料，配制10％的淀粉乳；取10g聚乙烯醇，配制10％聚乙烯醇溶液；将纳米硅酸盐颗粒(1g)分散在150ml水中，制备成纳米颗粒分散液。将淀粉乳、聚乙烯醇溶液、纳米颗粒分散液均匀混合，然后加入6g甘油，0.4g25％戊二醛溶液，混合后升温至95℃糊化45min，降温至55℃，倒模，于温度40℃下干燥24h，得复合塑料薄膜。所得薄膜25℃，湿度50％下平衡三天，拉伸强度为18.96MPa，断裂伸长率为239.84％；水蒸气透过性在25℃，湿度75％下为1.048g·mm/kPa·h·m²；

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜，其特征在于原料按质量份数构成为：

组分A：淀粉60-90份，聚乙烯醇10-40份；

组分B：小分子增塑剂，添加量为组分A总质量的10-40％，纳米颗粒，添加量为组分A总质量的1-10％，交联剂，添加量为组分A总质量的0.5-2％。

2.如权利要求1所述一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、高直链玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、氧化淀粉、羟丙基淀粉的一种或其组合。

3.如权利要求1所述一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜，其特征在于，小分子增塑剂可以为甘油、尿素、甲酰胺、山梨糖醇、聚乙二醇的一种或其组合。

4.如权利要求1所述一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜，其特征在于，所述纳米颗粒为纳米硅酸盐、改性纳米硅酸盐、纳米二氧化硅、改性碳纳米管中的一种或其组合。

5.如权利要求1所述一种淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜，其特征在于，所述的交联剂可以为戊二醛、硼酸、马来酸酐、过氧化苯甲酰的一种或其组合。

6.一种权利要求1所述的淀粉-聚乙烯醇生物交联纳米复合塑料薄膜，其特征在于制备方法包括以下步骤：

(1)以淀粉为原料，配制成质量浓度为10％的淀粉乳；

(2)配置质量浓度为10％的聚乙烯醇水溶液；

(3)将纳米颗粒分散在水中或溶剂中制成纳米颗粒分散液；

(4)将淀粉乳、聚乙烯醇溶液、纳米颗粒分散液、增塑剂、交联剂按比例均匀混合，升温至85-95℃下糊化30-45min；

(5)降温至55℃，倒模，于温度35-50℃下干燥24-36h，湿度50％下平衡3天，得复合塑料薄膜。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述工艺在搅拌条件下进行。