CN108586820A - 一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法 - Google Patents

一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108586820A
CN108586820A CN201810424516.7A CN201810424516A CN108586820A CN 108586820 A CN108586820 A CN 108586820A CN 201810424516 A CN201810424516 A CN 201810424516A CN 108586820 A CN108586820 A CN 108586820A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chitosan
starch
kaolin
solution
enhancing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810424516.7A
Other languages
English (en)
Inventor
葛鑫
张邦文
张枝健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia University of Science and Technology
Original Assignee
Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia University of Science and Technology filed Critical Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority to CN201810424516.7A priority Critical patent/CN108586820A/zh
Publication of CN108586820A publication Critical patent/CN108586820A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2303/00—Characterised by the use of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08J2303/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/544—Silicon-containing compounds containing nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，该工艺主要包括以下步骤：淀粉溶液制备：将马铃薯淀粉分散于去离子水中，加热搅拌1个小时至淀粉溶解，壳聚糖溶液制备：将一定质量的壳聚糖粉末溶于醋酸溶液中，使壳聚糖完全溶解，混合溶液制备：将不同比例的淀粉溶液与壳聚糖溶液超声混匀，排净气泡，补强剂和偶联剂的加入：将高岭土与不同比例的氨丙基三乙氧基硅烷混合，超声，并与前述混合溶液超声混匀。本发明的有益效果是：该高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，制备工艺简单容易实现；在添加氨丙基三乙氧基硅烷的情况下，高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜机械强度、柔韧性和抗水性良好。

Description

一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺 方法
技术领域
本发明涉及天然聚合物共混材料以及薄膜材料技术领域，具体为一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法。
背景技术
近年来，以可再生资源为原料的生物基聚合物复合材料引起了学术界和工业界的普遍关注，并己经成为众多科学、研究领域以及各种商业项目的重要内容。生物基材料是指以可再生原料为基础，通过生物转化等手段，获得生物聚合物材料或单体，然后通过进一步聚合制备的高分子材料。如聚乳酸、纤维素塑料、淀粉塑料等。根据近年来生物基复合材料的特点和发展趋势，将生物基复合材料定义为由生物基材料和一种以上其他不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。这种材料具有机械强度大，种类多，分子可设计，柔性，超薄，大面积、低成本制备等特点，必将替代石油资源成为新化工产业的主要原料来源。
淀粉作为一种来源广泛的天然高分子多糖，价格便宜、性质易于掌握、具有很好的生物相容性和降解性，具有良好的发展前景，是近年来环境友好材料研究的热点。但由于淀粉膜难塑化，抗水性差，高脆性，限制了它的广泛应用。
壳聚糖是一种很常见的天然生物多糖，具有生物可降解性和良好的生物相容性。其主要特征为：可以在生物体内被逐渐吸收；安全无毒；在生物体内不会产生溶血效应和致敏反应；能够起到活化生物细胞的作用，并且促进和有利生物体细胞的修复。壳聚糖分子链中糖苷键的断裂可以导致其自然降解。引起壳聚糖降解的主要因素有紫外线照射作用，以及微生物所产生出的壳聚糖酶。壳聚糖初步降解后会首先形成低分子量壳聚糖，随着降解的继续，糖苷键进一步断裂，壳聚糖单元变为营养物质而被生物吸收利用，不会对环境造成不利的影响。壳聚糖本身具有良好的成膜性、通透性以及抗菌性，但作为新型的包装材料也有不足之处：如薄膜脆性较大，机械性能不理想等。
目前最重要的淀粉基高分子共混材料是淀粉聚乳酸共混材料，由于聚乳酸的溶解需要大量的有机溶剂才能实现，淀粉聚乳酸共混材料的制备一般只有通过熔融共混的方式才能完成，该项技术对设备要求较高，并且需要耗费较多的能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，以解决上述背景技术中提出的一般的淀粉薄膜材料机械性能差，塑化困难，抗水性极差，在环境中有水存在的情况下会发生溶解，迅速破坏膜材料外形和性能的缺点。本发明通过制备高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜，得到的共混天然高分子薄膜的机械强度、柔韧性和抗水性良好，为纯天然聚合物薄膜的制备和应用提供了一种易于实现、成本低廉的新工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，该工艺包括以下步骤：
a.淀粉水溶液制备：将研磨好的马铃薯淀粉搅拌溶于去离子水中，得到一定浓度的淀粉水悬浮液，然后在水浴中搅拌1个小时，最后将溶液自然冷却至室温；
b.壳聚糖溶液制备：在磁性搅拌器上将一定质量的壳聚糖粉末溶于醋酸溶液中，同时将去离子水滴入，直至溶胶产生，将溶液放入超声机中，使壳聚糖完全溶解，气泡排出；
c.混合溶液的制备：将不同比例的淀粉水溶液与壳聚糖溶液混合，超声混匀，排净气泡；
d.补强剂和偶联剂的加入：将一定质量的高岭土与不同比例的氨丙基三乙氧基硅烷混合，超声，并与前述混合溶液超声混匀；
e.复合薄膜制备：利用真空缓冲装置将加入补强剂和偶联剂的混合溶液中气泡排出，将混合溶液灌入模具，样品在真空或常规干燥条件下加热，得到高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜。
优选的，所述淀粉与壳聚糖的添加比例为39：1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，使用的淀粉和壳聚糖都能在水相溶解，制备工艺简单容易实现，不需要特定的装备，成本低，环境友好，与传统技术相比具有较大的优势，而且与常压干燥相比，真空干燥机制对薄膜的机械性能有较大的提升，使得薄膜塑化更加的便捷，大大提高了该淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法的实用性；在添加高岭土作为补强剂、氨丙基三乙氧基硅烷作为偶联剂的情况下，该共混天然高分子膜机械强度和柔韧性良好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，该工艺包括以下步骤：淀粉水溶液制备：将研磨好的淀粉搅拌溶于去离子水中，得到一定浓度的淀粉水悬浮液，然后在水浴中搅拌1个小时，最后将溶液自然冷却至室温，壳聚糖溶液制备：在磁性搅拌器上将一定质量的壳聚糖粉末溶于醋酸溶液中，同时将去离子水滴入，直至溶胶产生，将溶液放入超声机中，使壳聚糖完全溶解，气泡排出，混合溶液的制备：将不同比例的淀粉水溶液与壳聚糖溶液混合，超声混匀，排净气泡；补强剂和偶联剂的加入：将一定质量的高岭土与不同比例的氨丙基三乙氧基硅烷混合，超声，并与前述混合溶液超声混匀，复合薄膜制备：利用真空缓冲装置将加入补强剂和偶联剂的混合溶液中气泡排出，将混合溶液灌入模具，样品在真空或常规干燥条件下加热，得到高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜。
实施例1：
将研磨好的淀粉3.5g溶于100ml去离子水中，得到3.5％w/v淀粉水悬浮液，然后在60℃水浴中搅拌1个小时，最后将溶液自然冷却至室温。
在磁性搅拌器上将7g壳聚糖粉末溶于98ml醋酸溶液中，同时将2ml去离子水滴入，直至溶胶产生，将溶液放入超声机中20min，使壳聚糖完全溶解，气泡排出。
将1ml壳聚糖溶液与39ml淀粉溶液混合。再将混合液放入超声机中30min，使其均匀化。将0.05g高岭土与0.6ml氨丙基三乙氧基硅烷混合，超声，与前述混合溶液超声混匀。然后，利用真空缓冲装置将混合溶液中气泡排出。同时，模具应涂敷脱模剂并预热。然后，将混合溶液灌入模具。样品在真空和常规干燥条件下加热，固化制度为75℃/5h。
实施例2：
将研磨好的淀粉3.5g溶于100ml去离子水中，得到3.5％w/v淀粉水悬浮液，然后在60℃水浴中搅拌1个小时，最后将溶液自然冷却至室温。
在磁性搅拌器上将7g壳聚糖粉末溶于98ml醋酸溶液中，同时将2ml去离子水滴入，直至溶胶产生，将溶液放入超声机中20min，使壳聚糖完全溶解，气泡排出。
将1ml壳聚糖溶液与39ml淀粉溶液混合。再将混合液放入超声机中30min，使其均匀化。将0.05g高岭土与1.2ml氨丙基三乙氧基硅烷混合，超声，与前述混合溶液超声混匀。然后，利用真空缓冲装置将混合溶液中气泡排出。同时，模具应涂敷脱模剂并预热。然后，将混合溶液灌入模具。样品在真空和常规干燥条件下加热，固化制度为75℃/5h。
实施例1、2配方制备获得的高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜实物样品见图1。如图所示，实施例1制得样品为棕色半透明薄膜，实施例2制得样品为棕色不透明薄膜，两者均具有良好的柔性。图2所显示为两种实施例制得样品的显微结构，可见两种薄膜微观上具有多孔骨架结构，其中实施例2样品的孔径更大。图3显示为两种实施例制备样品的拉伸性能，其中实施例1的拉伸强度可达10.37兆帕，两种样品的断裂伸长率均超过20％。图4显示为两种样品的储能模量在1Hz振幅下随温度变化情况：由图可见两者室温下的储能模量均超过了108兆帕，并随温度上升逐渐下降。图5为两种样品的介电损耗角正切值随温度变化曲线，从图中可知两种材料的玻璃化转变温度分别为79.38℃和110.58℃，后者在氨丙基三乙氧基硅烷的加入量增加的情况下玻璃化转变温度有较大的提升。图6为两种薄膜材料与水的接触角测试结果，240秒时可见两种薄膜与水的接触角分别为115.6°和123.4°，均大于90°，说明两种薄膜材料的抗水性良好。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
a.淀粉水溶液制备：将研磨好的马铃薯淀粉搅拌溶于去离子水中，得到一定浓度的淀粉水悬浮液，然后在水浴中搅拌1个小时，最后将溶液自然冷却至室温；
b.壳聚糖溶液制备：在磁性搅拌器上将一定质量的壳聚糖粉末溶于醋酸溶液中，同时将去离子水滴入，直至溶胶产生，将溶液放入超声机中，使壳聚糖完全溶解，气泡排出；
c.混合溶液制备：将不同比例的淀粉水溶液与壳聚糖溶液混合，超声混匀，排净气泡；
d.补强剂和偶联剂的加入：将高岭土与不同比例的氨丙基三乙氧基硅烷混合，超声，并与前述混合溶液超声混匀；
e.复合膜的制备：利用真空缓冲装置将加入补强剂和偶联剂的混合溶液中气泡排出，将混合溶液灌入模具，样品在真空或常规干燥条件下加热，得到高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜。
2.根据权利要求1所述的一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法，其特征在于：所述淀粉与壳聚糖的添加比例为39：1；采用一定比例的高岭土和氨丙基三乙氧基硅烷分别作为补强剂和偶联剂。
CN201810424516.7A 2018-05-07 2018-05-07 一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法 Pending CN108586820A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810424516.7A CN108586820A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810424516.7A CN108586820A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108586820A true CN108586820A (zh) 2018-09-28

Family

ID=63621004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810424516.7A Pending CN108586820A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108586820A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0393825A1 (en) * 1989-04-21 1990-10-24 Japan as represented by Director-General, Agency of Industrial Science and Technology Novel water-absorptive composite material and method for the preparation thereof
CN102114412A (zh) * 2011-01-19 2011-07-06 常州大学 一种壳聚糖接枝改性凹凸棒土吸附材料及其制备方法
CN104744735A (zh) * 2015-04-10 2015-07-01 合肥环照高分子材料厂 一种抗菌型生物降解塑料及其制备方法
CN107033688A (zh) * 2016-12-16 2017-08-11 江海涛 一种添加壳聚糖杀菌型可剥性高分子防锈膜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0393825A1 (en) * 1989-04-21 1990-10-24 Japan as represented by Director-General, Agency of Industrial Science and Technology Novel water-absorptive composite material and method for the preparation thereof
CN102114412A (zh) * 2011-01-19 2011-07-06 常州大学 一种壳聚糖接枝改性凹凸棒土吸附材料及其制备方法
CN104744735A (zh) * 2015-04-10 2015-07-01 合肥环照高分子材料厂 一种抗菌型生物降解塑料及其制备方法
CN107033688A (zh) * 2016-12-16 2017-08-11 江海涛 一种添加壳聚糖杀菌型可剥性高分子防锈膜

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAWEE SRIKULKIT等: "Preparation of cassava starch/montmorillonite composite film", 《CARBOHYDRATE POLYMERS》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Constructing a triple network structure to prepare strong, tough, and mildew resistant soy protein adhesive
Zuo et al. Effect of nano-SiO2 on the compatibility interface and properties of polylactic acid-grafted-bamboo fiber/polylactic acid composite
Kan et al. Novel bridge assistance strategy for tailoring crosslinking networks within soybean-meal-based biocomposites to balance mechanical and biodegradation properties
AU2020101197A4 (en) Preparation process of new-energy biomass material for 3d printing
CN103638554B (zh) 一种丝素蛋白与海洋贻贝粘附蛋白复合材料的制备方法
Parveen et al. Macro-and nanodimensional plant fiber reinforcements for cementitious composites
CN109749108A (zh) 一种可食木薯淀粉复合包装膜及其制备方法和应用
CN109517212A (zh) 一种纤维素-氧化石墨烯-壳聚糖三元复合气凝胶的制备方法
WO2021017030A1 (zh) 一种咖啡渣改性可生物降解复合材料及其制备方法和应用
CN111690240A (zh) 一种聚乳酸/纳米纤维素复合材料及其制备方法
WO2023103114A1 (zh) 一种环保全生物降解塑料及片材制品
CN104974381A (zh) 一种淀粉基可生物降解复合材料及其制备方法
CN104479342A (zh) 一种增强增韧热塑性聚氨酯/再生纤维素复合薄膜的制备方法
Veerapratap et al. Tensile properties of short waste silk fibers/wheat protein isolate green composites
CN109867823A (zh) 一种壳聚糖-聚乙烯醇复合膜及其制备方法与应用
CN103450643B (zh) 以邻苯二甲酸酐改善纤维素纳米晶和脂肪族聚酯相容性的方法
CN104497609B (zh) 一种全纤维可降解复合材料的制备方法
CN108586820A (zh) 一种高岭土增强的淀粉壳聚糖共混天然高分子膜的制备工艺方法
CN103788617B (zh) 聚碳酸酯/天然纤维复合材料及其制备方法
CN108729308A (zh) 一种纸浆模塑产品及其制备方法
CN102226001A (zh) 可完全生物降解的纳米淀粉接枝聚乳酸
CN111518344A (zh) 一种耐低温聚氯乙烯复合材料的制备方法
CN105733156A (zh) 一种黄原胶-木质素粉末氯丁橡胶的制备方法
CN105085933B (zh) 一种木质素磺酸钠烷基化合成表面活性剂的方法
CN106349761A (zh) 一种耐磨性复合碳酸钙及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180928

RJ01 Rejection of invention patent application after publication