CN108707321A - 一种复合阻光薄膜的制备方法 - Google Patents

一种复合阻光薄膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合阻光薄膜的制备方法，包括以下步骤：将纸浆、乙酸钠和冰乙酸混合搅拌；加入纤维素酶溶液，密封后反应；对纤维素酶灭活，真空抽滤后加入蒸馏水，打浆；加入蔗渣纤维浆，高压均质处理，得浆料A；取乙醇水溶液，调节pH，加入γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷搅拌；加入浆料A和姜杆纤维素搅拌得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；将聚乳酸和二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和双子表面活性剂，搅拌得混合液；将混合液浇铸在玻璃槽中，通风干燥成膜，干燥即得。本方法所制备的薄膜具有较好的力学性能，阻隔性也较好，阻光性佳，原料绿色无毒可再生，非常好的实现了可持续发展。

Description

一种复合阻光薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合阻光薄膜的制备方法。
背景技术
从上世纪70年代以来，塑料制品因其具有强度高、质量轻、成本低、化学稳定性好
等优点而广泛应用于包装领域，如塑料包装袋、一次性餐盒等，从而成为生产和生活中不可或缺的部分，但这些塑料制品的废弃物进入环境后很难降解，造成了严重的“白色污染”，带来了严重的环境问题，使人类和动植物的生存问题受到了严重的威胁，生态平衡也受到一定的影响。制造高分子材料的石油、天然气等矿物资源日益减少，预计将会在80年后枯竭。在塑料中添加淀粉、纤维素、生物降解剂等添加剂制造的降解塑料，既要消耗大量粮食又不能消除视觉污染，具有一定的局限性。因此，用生物降解高分子材料，如聚酯、淀粉、纤维素、壳聚糖等为主体制备包装材料，适应安全环保的要求和趋势，对于可持续发展具有极其重要的实际意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种复合阻光薄膜的制备方法，所制备的薄膜具有较好的力学性能，阻隔性也较好，阻光性佳，原料绿色无毒可再生，非常好的实现了可持续发展。
技术方案：一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30-40份纸浆、2-4份乙酸钠和10-20份冰乙酸混合，转移至55-60℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10-15份质量分数为5-8wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55-60℃恒温水浴锅中反应2-4h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40-50份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入10-20份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取40-50份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4-5，加入4-7份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度70-80℃下搅拌20-30min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2-3h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将50-70份聚乳酸和50-70份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、20-30份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和5-8份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50-55℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
进一步优选的，所述蔗渣纤维浆的含水率约为20%，打浆度为15°SR。
进一步优选的，所述姜杆纤维素的制备方法为：
第一步：取20份新鲜姜秆去叶切成小段，用蒸馏水清洗，榨出姜秆汁后放在阳光下2-3h，移入沸水中煮1h，再放入烘箱中烘干；
第二步：加入20份氢氧化钾溶液，在室温下浸泡2h，抽滤后用蒸馏水洗涤；
第三步：加入15份双氧水，在35℃下反应 0.5h，用蒸馏水洗涤至中性，过滤，烘干即得。
进一步优选的，所述葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液中葛根淀粉、玉米磷酸酯双淀粉和水的质量比为1:1:15。
进一步优选的，所述氢氧化钾溶液的浓度为13wt%。
有益效果：
1. 双子表面活性剂能够大大增加聚乳酸和淀粉与纤维素之间的界面相容性，同时还能降低聚乳酸和淀粉分子的表面张力，通过物理与化学相结合的方式提高聚乳酸和纤维素的浸润性，增加纤维素在聚乳酸和淀粉中的均匀分散程度和界面粘结力，从而提高材料的力学性能以及阻光性。
2. 采用溶剂置换法使得液态下的极性物质和非极性物质能够相容。
3. 本发明薄膜具有较好的力学性能，拉伸强度和断裂伸长率分别最高可达33.5MPa和2.79%，透氧系数在3.33-3.35×10-14(cm3·cm)/(cm2·s·Pa)之间，阻隔性也较好，透光率低至23.3%，阻光性佳，更重要的是，本发明薄膜所使用的原料绿色无毒可再生，非常好的实现了可持续发展。
具体实施方式
实施例1
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30份纸浆、2份乙酸钠和10份冰乙酸混合，转移至55℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10份质量分数为5wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55℃恒温水浴锅中反应2h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入10份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取40份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4，加入4份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度70℃下搅拌20min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将50份聚乳酸和50份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、20份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和5份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
实施例2
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将35份纸浆、2.5份乙酸钠和15份冰乙酸混合，转移至55℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入12份质量分数为6wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55℃恒温水浴锅中反应3h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入45份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入15份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取45份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4.5，加入5份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度75℃下搅拌25min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2.5h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将55份聚乳酸和55份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、25份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和6份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
实施例3
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将35份纸浆、3份乙酸钠和15份冰乙酸混合，转移至60℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入13份质量分数为7wt%的纤维素酶溶液，密封后置于60℃恒温水浴锅中反应3h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入45份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入15份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取45份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4.5，加入6份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度75℃下搅拌25min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2.5h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将60份聚乳酸和60份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、25份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和7份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于55℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
实施例4
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将40份纸浆、4份乙酸钠和20份冰乙酸混合，转移至60℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入15份质量分数为8wt%的纤维素酶溶液，密封后置于60℃恒温水浴锅中反应4h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入50份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入20份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取50份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至5，加入7份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度80℃下搅拌30min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌3h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将70份聚乳酸和70份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、30份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和8份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于55℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
对比例1
本实施例与实施例1的差别在于不用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷处理，具体为：
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30份纸浆、2份乙酸钠和10份冰乙酸混合，转移至55℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10份质量分数为5wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55℃恒温水浴锅中反应2h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入10份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（6）将50份聚乳酸和50份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、20份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和5份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（7）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
对比例2
本实施例与实施例1的差别在于不含有蔗渣纤维浆，具体为：
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30份纸浆、2份乙酸钠和10份冰乙酸混合，转移至55℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10份质量分数为5wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55℃恒温水浴锅中反应2h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取40份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4，加入4份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度70℃下搅拌20min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将50份聚乳酸和50份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、20份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和5份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
对比例3
本实施例与实施例1的差别在于不含有葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液，具体为：
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30份纸浆、2份乙酸钠和10份冰乙酸混合，转移至55℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10份质量分数为5wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55℃恒温水浴锅中反应2h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入10份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取40份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4，加入4份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度70℃下搅拌20min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将50份聚乳酸和50份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C和5份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
对比例4
本实施例与实施例1的差别在于不含有双子表面活性剂，具体为：
一种复合阻光薄膜的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30份纸浆、2份乙酸钠和10份冰乙酸混合，转移至55℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10份质量分数为5wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55℃恒温水浴锅中反应2h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入10份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取40份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4，加入4份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度70℃下搅拌20min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将50份聚乳酸和50份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、20份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
表1 复合阻光薄膜的部分性能指标
本发明方法所制备的复合阻光薄膜的部分性能指标见上表，我们可以看到其具有较好的力学性能，拉伸强度和断裂伸长率分别最高可达43.5MPa和2.79%，透氧系数在3.33-3.35×10-14(cm3·cm)/(cm2·s·Pa)之间，阻隔性也较好，透光率低至23.3%，阻光性佳，更重要的是，本发明薄膜所使用的原料绿色无毒可再生，非常好的实现了可持续发展。

Claims (5)

1.一种复合阻光薄膜的制备方法，其特征在于：成分按重量份计，包括以下步骤：
（1）将30-40份纸浆、2-4份乙酸钠和10-20份冰乙酸混合，转移至55-60℃恒温水浴锅中搅拌至浆料分散均匀；
（2）加入10-15份质量分数为5-8wt%的纤维素酶溶液，密封后置于55-60℃恒温水浴锅中反应2-4h，并定时揉搓浆袋；
（3）将水浴温度升高至90℃对纤维素酶进行灭活，取出浆袋，真空抽滤后加入40-50份蒸馏水，用磨浆机进行机械处理至打浆度达到88°SR时停止打浆；
（4）加入10-20份蔗渣纤维浆，搅拌均匀后进行3次高压均质处理，得浆料A；
（5）取40-50份乙醇水溶液，用冰乙酸和乙酸钠调节pH至4-5，加入4-7份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，置于恒温水浴锅中在温度70-80℃下搅拌20-30min；
（6）加入浆料A和姜杆纤维素，继续搅拌2-3h，静置、冷却至室温得浆料B，用无水乙醇对浆料B进行真空抽滤处理得浆料C；
（7）将50-70份聚乳酸和50-70份二氯甲烷混合搅拌溶解，加入浆料C、20-30份葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液和5-8份双子表面活性剂，置于磁力搅拌机中搅拌分散均匀得混合液；
（8）将混合液浇铸在玻璃槽中，放入通风厨内干燥成膜，将薄膜置于50-55℃电热鼓风干燥箱中干燥即得。
2.根据权利要求 1所述的一种复合阻光薄膜的制备方法，其特征在于：所述蔗渣纤维浆的含水率约为20%，打浆度为15°SR。
3.根据权利要求 1所述的一种复合阻光薄膜的制备方法，其特征在于：所述姜杆纤维素的制备方法为：
第一步：取20份新鲜姜秆去叶切成小段，用蒸馏水清洗，榨出姜秆汁后放在阳光下2-3h，移入沸水中煮1h，再放入烘箱中烘干；
第二步：加入20份氢氧化钾溶液，在室温下浸泡2h，抽滤后用蒸馏水洗涤；
第三步：加入15份双氧水，在35℃下反应 0.5h，用蒸馏水洗涤至中性，过滤，烘干即得。
4.根据权利要求 1所述的一种复合阻光薄膜的制备方法，其特征在于：所述葛根淀粉和玉米磷酸酯双淀粉溶液中葛根淀粉、玉米磷酸酯双淀粉和水的质量比为1:1:15。
5.根据权利要求3所述的一种复合阻光薄膜的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钾溶液的浓度为13wt%。
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