CN103570977A - 一种可降解功能薄膜 - Google Patents

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甘春丽
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Abstract

本发明公开了一种可降解功能薄膜，包含淀粉30-100份、聚乳酸10-100份、明胶0-40份、高分子树脂0-40份、相容剂1-30份、麦饭石1-20份、功能微胶囊0-10份、助剂0.01-8份。本发明提供的功能膜为可降解环境友好薄膜，能溶出有益离子，并具有抑菌效果，材料初始力学性能好，即使在降解条件下也能较长时间保持材料的力学性能。

Description

一种可降解功能薄膜
技术领域
本发明涉及一类功能薄膜，特别是一种可降解的功能薄膜，属于高分子领域。
背景技术
随着高分子材料的不断发展，各类高分子材料废弃物已成为主要的污染源之一，白色污染正成为困扰着人类的一大难题。基于此，可降解高分子材料受到人们越来越多的关注，同时也正成为研究的一个热点。
聚乳酸是近年来开发和研究较多的可降解高分子材料，土壤掩埋后经半年左右的时间后破碎，在微生物分解酶的作用下经过6-12个月后会分解成乳酸，最终变成二氧化碳和水。聚乳酸具有良好的性能，但其价格较高，而淀粉来源广泛，可从玉米、高粱、小麦等农作物获得，价格较低，并且也能彻底降解。
明胶分子结构上有大量的诸如羟基、羧基、氨基的极性基团，使得明胶具有极强的亲水性，因而能够吸收大量的水分，将其添加到材料中可以起到储水的功效。同时，明胶也是一种可完全降解的物质，适用于制备可降解材料。
麦饭石是一种天然的药物矿石，含有钾、钠、钙、镁、磷、锌、铁等大量元素，在水的抽提作用下能溶出大量有益元素。同时麦饭石具有海绵状多孔结构，对镉、铅等有害元素有很好的吸附效果，对大肠杆菌等细菌也具有很高的吸附率，能够起到很好的抑菌效果。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可降解功能薄膜。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure BSA0000096442900000011
优选的，一种功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure BSA0000096442900000021
优选的，一种功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure BSA0000096442900000022
优选的，一种功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure BSA0000096442900000023
进一步优选的，一种功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure BSA0000096442900000024
Figure BSA0000096442900000031
所述的淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、高粱淀粉、小麦淀粉、红薯淀粉、改性淀粉的一种或多种。
所述的聚乳酸包括乳酸的聚合物、含乳酸的共聚物的一种或多种。
所述的麦饭石粉末的目数大于100目，优选的麦饭石目数为200-1600目。
进一步优选的，所述的麦饭石使用硅烷偶联剂进行处理。
所述的高分子树脂包括PE、PP、PC、EVA、EAA、PVC的一种或多种。
所述的相容剂包括聚烯烃接枝产物、淀粉接枝产物、聚乳酸接枝产物、聚乳酸共聚物接枝产物、EVA、EAA的一种或多种。
所述的功能微胶囊包括抑菌类微胶囊、驱虫类微胶囊、离子溶出类微胶囊的一种或多种。
所述的助剂包括紫外光吸收剂、偶联剂、防水剂、抗氧剂的一种或多种。
所述的功能薄膜，其特征在于所述的薄膜为一层的或者多层的。
本发明提供的功能膜具有如下有益之处：
1、麦饭石的加入使得功能膜能溶出有益离子，并具有抑菌效果，同时还能对材料力学性能起到增强效果；
2、本发明使用麦饭石代替填料，薄膜降解后无其他对土壤不利的填料，而麦饭石本身溶出的有益离子反而可以改善土壤土质，解决了一般薄膜降解后填料对土壤的不利影响；
3、明胶的加入使得离子溶出效果增加；
4、微胶囊能够实现材料缓释的功效，通过加入含有抑制成分的微胶囊可以有效延长薄膜的使用寿命而不至于过快被降解，并且利于实现附加功能的可选择性；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例中，功能薄膜包含50份玉米淀粉、10份聚L-乳酸、30份聚丙烯接枝马来酸酐、1份70目麦饭石、1份KH-550、1份甘油；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为19.1MPa，电导率为2.8μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为8.5MPa。
实施例2
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为19.3MPa，电导率为13.2μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为9.1MPa。
实施例3
本实施例中，功能薄膜包含50份玉米淀粉、50份小麦淀粉、50份聚L-乳酸、50份聚乳酸-乙醇酸共聚物、10份聚丙烯接枝马来酸酐、5份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、15份100目麦饭石、5份200目麦饭石、7份KH-550、1份紫外光吸收剂；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为18.5MPa，电导率为12.9μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为9.3MPa。
实施例4
本实施例中，功能薄膜包含30份小麦淀粉、10份聚乳酸-乙醇酸共聚物、1份聚丙烯接枝马来酸酐、2份1600目麦饭石、0.01份有机硅防水剂；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为17.8MPa，电导率为5.2μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为7MPa。
实施例5
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、2份明胶、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为18.7MPa，电导率为14.4μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为7.2MPa。
实施例6
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份明胶、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为18.1MPa，电导率为16.9μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为6.8MPa。
实施例7
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、40份明胶、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为16.8MPa，电导率为18.1μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为6.1MPa。
实施例8
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为19.9MPa，电导率为12.4μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为9.2MPa。
实施例9
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、20份聚丙烯、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为22.5MPa，电导率为11.5μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为9.7MPa。
实施例10
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、20份聚丙烯、20份高密度聚乙烯、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为22.3MPa，电导率为10.9μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为10.3MPa
实施例11
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、0.05份青霉素微胶囊、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为19.3MPa，电导率为13.3μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为14.5MPa。
实施例12
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、5份青霉素微胶囊、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为18.6MPa，电导率为13.4μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为15.6MPa。
实施例13
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、6份青霉素微胶囊、4份驱虫微胶囊、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为17.7MPa，电导率为13.4μs/cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为15.9MPa。
实施例14
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、2份明胶、10份聚丙烯、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、0.05份青霉素微胶囊、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为19.5MPa，电导率为13.6μs/cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为14.3MPa。
实施例15
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份明胶、20份聚丙烯、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、5份青霉素微胶囊、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为21.8MPa，电导率为14.5μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为18MPa。
实施例16
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、40份明胶、20份聚丙烯、20份聚乙烯、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份200目麦饭石、7份青霉素微胶囊、3份驱虫微胶囊、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为21.6MPa，电导率为15.2μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为17.4MPa。
实施例17
通过共挤出制备实施例9和实施例12复合的薄膜，将样品进行测试，拉伸强度为20.2MPa，电导率为12.8μs／cm将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为12.8MPa。
对照例1
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为16.2MPa，电导率为0.1μs／cm将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为5.2MPa。
对照例2
本实施例中，功能薄膜包含70份玉米淀粉、30份聚L-乳酸、10份聚丙烯接枝马来酸酐、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物、10份碳酸钙、3份KH-550；功能膜为单层膜。
将样品进行测试，拉伸强度为16.8MPa，电导率为0.1μs／cm；将样品在土壤中掩埋6个月后拉伸强度为5.4MPa。
由实施例2与对比例1、对比例2可以看出，麦饭石的加入使得力学性能增加明显，土壤中掩埋6个月后的强度依然较高，可以延长薄膜的使用时间，并且有较多的粒子溶出，使得电导率增加明显。通过实施例5-实施例7的对比可以发现，明胶的增加可以提高粒子溶出量。实施例11-实施例13说明青霉素微胶囊的加入使得土壤中掩埋6个月后的强度减小很少，延长了薄膜的使用寿命。
专利中相关测试方法如下：
离子溶出效果采用如下方法测试：
将表面积为400cm2的功能膜(尺寸以未经拉伸的薄膜计算)浸入500mL蒸馏水中，2小时后测试电导率，电导率越大说明离子溶出越多。

Claims (10)

1.一种可降解功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure FSA0000096442890000011
2.一种可降解功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure FSA0000096442890000012
3.一种可降解功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure FSA0000096442890000013
4.一种可降解功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
Figure FSA0000096442890000014
Figure FSA0000096442890000021
5.一种可降解功能薄膜，其特征在于包含以下比例的组分及重量份数：
6.如以上任一权利所述的可降解功能薄膜，其特征在于所述的淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、高粱淀粉、小麦淀粉、红薯淀粉、改性淀粉的一种或多种。
7.如以上任一权利所述的可降解功能薄膜，其特征在于所述的聚乳酸包括乳酸的聚合物、含乳酸的共聚物的一种或多种。
8.如以上任一权利所述的可降解功能薄膜，其特征在于所述的麦饭石目数大于100目。
9.如以上任一权利所述的可降解功能薄膜，其特征在于所述的助剂包括紫外光吸收剂、偶联剂、防水剂、抗氧剂的一种或多种。
10.如权利要求1或2或3或4或5所述的可降解功能薄膜，其特征在于所述的薄膜为一层的或者多层的。
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