CN107556716A - 一种生物可分解薄膜的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物可分解薄膜的生产工艺，包括以下步骤：(1)制备魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；(2)将魔芋浸提液和微晶纤维素混合制得魔芋纤维素乳液；(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；(4)将N‑乙烷基咪唑、海藻酸钠加入聚丁二酸丁二醇酯溶液与魔芋纤维素乳液混合；(5)将共混乳液涂布流延成膜得生物可分解薄膜。本发明以聚丁二酸丁二醇酯和魔芋作为基础材料，聚丁二酸丁二醇酯易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，魔芋富含纤维素，纤维素具有可再生、可降解性、亲水性、化学稳定性、生物相容性能好等优点，使制得的薄膜具有优良的生物可分解性。
Description
技术领域
本发明属于高分子技术领域，涉及一种薄膜，具体地，涉及一种生物可分解薄膜的生产工艺。
背景技术
塑料包装的使用为人们的生活提供了便利，但丢弃后会对环境造成严重影响。塑料包装在土壤中难以降解、腐烂，分类回收困难，焚烧会产生有害物质，掩埋后会对地下水及土壤造成污染，从而妨碍动植物生长，直接或间接地危害人类的生存与健康。由此，为了响应国家生态文明建设、可持续发展的要求，寻找并制备可生物降解的、环境友好型的绿色塑料包装材料是当前解决该问题的主要途径。纤维素是自然界中含量最丰富的天然有机高分子材料，具有可再生、可降解性、亲水性、化学稳定性、生物相容性能好等优点，且价格低廉，在绿色包装领域具有较高的研究价值。
魔芋富含纤维素，是自然界中含纤维素量最多的物质之一。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得，树脂呈乳白色，无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。具有良好的生物相容性和生物可吸收性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物可分解薄膜的生产工艺，通过以聚丁二酸丁二醇酯和魔芋为主要原料，达到制得的薄膜不但可生物降解，还可保持良好的拉伸强度和耐折度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种生物可分解薄膜的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将魔芋块茎真空冷冻法进行干燥，然后再经粉碎机粉碎成粉末后与去离子水进行混合，并在70-75℃恒温水浴中以180-210r/min的速度搅拌6-8h，之后用纱布过滤混合物，得到魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；
(2)将魔芋浸提液和微晶纤维素混合，在25-30℃条件下搅拌均匀，得到魔芋纤维素乳液；
(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；
(4)将N-乙烷基咪唑和海藻酸钠加入聚丁二酸丁二醇酯溶液中，搅拌溶解完全后向其中添加魔芋纤维素乳液，以760-820r/min的速度搅拌1-1.6h，得到共混乳液；
(5)用涂布棒将共混乳液在聚乙烯基材上进行流延成膜，静置10-13h，用大量去离子水洗净后置于温度为55-65℃的烘箱中干燥18-22h，之后将流延薄膜在聚乙烯基材上小心揭下，得到生物可分解薄膜。
所述步骤(1)中魔芋粉碎后粒径为60-90目。
所述步骤(1)中魔芋块茎与去离子水按质量比为1：11-13混合。
所述步骤(2)中魔芋浸提液和微晶纤维素按质量比为1:0.8-1.2的混合。
所述步骤(4)中N-乙烷基咪唑、海藻酸钠、聚丁二酸丁二醇酯溶液和魔芋纤维素乳液的质量之比为7-9:6-8：100:16-20。
制得的生物可分解薄膜的拉伸强度为115-130MPa。
制得的生物可分解薄膜的厚度为60-80μm。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用聚丁二酸丁二醇酯和魔芋作为薄膜的基础材料，聚丁二酸丁二醇酯无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，魔芋富含纤维素，纤维素具有可再生、可降解性、亲水性、化学稳定性、生物相容性能好等优点，使制得的薄膜具有优良的生物可分解性。
(2)本发明在制备过程中向原料中添加了N-乙烷基咪唑，该物质使聚丁二酸丁二醇酯和魔芋纤维素乳液共混更充分，使制备过程更易进行，同时还添加了海藻酸钠，海藻酸钠作为一种补强剂，使得到的薄膜在保持良好的生物可分解性的前提下具有较高的拉伸强度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种生物可分解薄膜的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将1份魔芋块茎真空冷冻法进行干燥，然后再经粉碎机粉碎成粉末后(60目)与11份去离子水进行混合，并在70℃恒温水浴中以180r/min的速度搅拌6h，之后用纱布过滤混合物，得到魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；
(2)将1份魔芋浸提液和0.8份微晶纤维素混合，在25℃条件下搅拌均匀，得到魔芋纤维素乳液；
(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；
(4)将7份N-乙烷基咪唑和6份海藻酸钠加入100份聚丁二酸丁二醇酯溶液中，搅拌溶解完全后向其中添加16份魔芋纤维素乳液，以760r/min的速度搅拌1h，得到共混乳液；
(5)用涂布棒将共混乳液在聚乙烯基材上进行流延成膜，静置10h，用大量去离子水洗净后置于温度为55℃的烘箱中干燥18h，之后将流延薄膜在聚乙烯基材上小心揭下，得到生物可分解薄膜。
本实施例制得的生物可分解薄膜的拉伸强度为115MPa，薄膜的厚度为60μm。
实施例2
一种生物可分解薄膜的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将1份魔芋块茎真空冷冻法进行干燥，然后再经粉碎机粉碎成粉末(65目)后与12份去离子水进行混合，并在72℃恒温水浴中以190r/min的速度搅拌6.5h，之后用纱布过滤混合物，得到魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；
(2)将1份魔芋浸提液和0.9份微晶纤维素混合，在27℃条件下搅拌均匀，得到魔芋纤维素乳液；
(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；
(4)将8份N-乙烷基咪唑和7份海藻酸钠加入100份聚丁二酸丁二醇酯溶液中，搅拌溶解完全后向其中添加17份魔芋纤维素乳液，以785r/min的速度搅拌1.3h，得到共混乳液；
(5)用涂布棒将共混乳液在聚乙烯基材上进行流延成膜，静置11h，用大量去离子水洗净后置于温度为58℃的烘箱中干燥20h，之后将流延薄膜在聚乙烯基材上小心揭下，得到生物可分解薄膜。
本实施例制得的生物可分解薄膜的拉伸强度为130MPa，薄膜的厚度为75μm。
实施例3
一种生物可分解薄膜的生产工艺，包括以下步骤：
(1)将1份魔芋块茎真空冷冻法进行干燥，然后再经粉碎机粉碎成粉末(80目)后与12.5份去离子水进行混合，并在73℃恒温水浴中以200r/min的速度搅拌7h，之后用纱布过滤混合物，得到魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；
(2)将1份魔芋浸提液和1.1份微晶纤维素混合，在28℃条件下搅拌均匀，得到魔芋纤维素乳液；
(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；
(4)将8份N-乙烷基咪唑和7份海藻酸钠加入100份聚丁二酸丁二醇酯溶液中，搅拌溶解完全后向其中添加19份魔芋纤维素乳液，以800r/min的速度搅拌1.5h，得到共混乳液；
(5)用涂布棒将共混乳液在聚乙烯基材上进行流延成膜，静置10-13h，用大量去离子水洗净后置于温度为62℃的烘箱中干燥21h，之后将流延薄膜在聚乙烯基材上小心揭下，得到生物可分解薄膜。
本实施例制得的生物可分解薄膜的拉伸强度为120MPa，薄膜的厚度为65μm。
实施例4
一种生物可分解薄膜的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将1份魔芋块茎真空冷冻法进行干燥，然后再经粉碎机粉碎成粉末(90目)后与13份去离子水进行混合，并在75℃恒温水浴中以210r/min的速度搅拌8h，之后用纱布过滤混合物，得到魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；
(2)将1份魔芋浸提液和1.2份微晶纤维素混合，在30℃条件下搅拌均匀，得到魔芋纤维素乳液；
(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；
(4)将9份N-乙烷基咪唑和8份海藻酸钠加入100份聚丁二酸丁二醇酯溶液中，搅拌溶解完全后向其中添加20份魔芋纤维素乳液，以820r/min的速度搅拌1.6h，得到共混乳液；
(5)用涂布棒将共混乳液在聚乙烯基材上进行流延成膜，静置13h，用大量去离子水洗净后置于温度为65℃的烘箱中干燥22h，之后将流延薄膜在聚乙烯基材上小心揭下，得到生物可分解薄膜。
本实施例制得的生物可分解薄膜的拉伸强度为125MPa，薄膜的厚度为70μm。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种生物可分解薄膜的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将魔芋块茎真空冷冻法进行干燥，然后再经粉碎机粉碎成粉末后与去离子水进行混合，并在70-75℃恒温水浴中以180-210r/min的速度搅拌6-8h，之后用纱布过滤混合物，得到魔芋浸提液，置于阴凉处密封保存备用；
(2)将魔芋浸提液和微晶纤维素混合，在25-30℃条件下搅拌均匀，得到魔芋纤维素乳液；
(3)将聚丁二酸丁二醇酯粉末溶解在氯仿中配置成聚丁二酸丁二醇酯溶液；
(4)将N-乙烷基咪唑和海藻酸钠加入聚丁二酸丁二醇酯溶液中，搅拌溶解完全后向其中添加魔芋纤维素乳液，以760-820r/min的速度搅拌1-1.6h，得到共混乳液；
(5)用涂布棒将共混乳液在聚乙烯基材上进行流延成膜，静置10-13h，用大量去离子水洗净后置于温度为55-65℃的烘箱中干燥18-22h，之后将流延薄膜在聚乙烯基材上小心揭下，得到生物可分解薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种生物可分解薄膜的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中魔芋粉碎后粒径为60-90目。
3.根据权利要求1所述的一种生物可分解薄膜的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中魔芋块茎与去离子水按质量比为1：11-13混合。
4.根据权利要求1所述的一种生物可分解薄膜的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中魔芋浸提液和微晶纤维素按质量比为1:0.8-1.2的混合。
5.根据权利要求1所述的一种生物可分解薄膜的生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)中N-乙烷基咪唑、海藻酸钠、聚丁二酸丁二醇酯溶液和魔芋纤维素乳液的质量之比为7-9:6-8：100:16-20。
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