CN1114654C - 香芋生物全降解薄膜及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种香芋生物全降解薄膜及其制法，将香芋多糖与聚乙烯醇经交联剂混炼形成胶体后成膜即得本发明所述薄膜，本发明具有无毒无害、生物全降解等特性，其机械力学强度与普通薄膜性能相当。因其表面处理方法不同，可用于多个方面，如农用地膜、农用棚膜、工业包装膜、食品及药品包装膜、购物袋和垃圾袋等。

Description

香芋生物全降解薄膜及其制法

本发明涉及一种香芋生物全降解薄膜及其制法。

以聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等为基料的塑料薄膜，目前已经得到广泛的应用。它给农业带来了丰收，也给人们的生活带来便利。但是大量废弃的塑料制品也作为垃圾进入人类生活环境，造成环境污染；废弃的农用地膜年复一年地残留在农田中，破坏土壤的结构，阻碍农作物根系的发育，影响农业的可持续发展。另外，最近的报道证实，垃圾中的塑料制品在焚烧时，会产生致癌的有毒物质二恶英等。大量研究证实，塑料废弃物需70年以上才能逐步分解，这些废弃塑料堆积在自然环境中，已经对人类的生存造成了严重危害。因此，塑料的诞生虽然引起了一场“白色革命”，而塑料的使用却造成二十世纪最大的公害“白色污染”。

本发明的目的就是提供一种既符合化学塑料的各种性能、又能被土壤中的微生物在较短时间内完全降解的香芋生物全降解薄膜及其制法。

本发明提供的技术方案是：一种香芋生物全降解薄膜，由5～89％的香芋多糖、1～85％的聚乙烯醇、0.002～0.005％的交联剂和8～13％的水而制得，所述百分比为重量百分比。

上述交联剂可选用乙二醛、戊二醛或环氧丙烷。

本发明中的主料为香芋多糖。香芋多糖为含旦白质支链的多糖，是一种高分子量的天然多糖，分子量可达几十万道尔顿，可被自然界微生物完全降解。香芋多糖具有三维空间结构，糖链上具有亲水的羟基，肽链上具有亲水的氨基和羧基，因此，香芋多糖遇水溶胀而不溶解，形成稳定的胶体，有很高的粘度，具有良好的成膜性。但是纯粹的香芋多糖薄膜热封性能以及机械力学强度较差，因而没有实用价值。为了弥补这些不足，本发明选用的辅料为聚乙烯醇。聚乙烯醇是化学合成的高分子化合物，具有亲水性。实践证明，聚乙烯醇能被自然界微生物快速完全分解，对人体无毒无害，现已被广泛用于药品外包衣和缓释剂、食品添加剂等。适量的辅料通过交联剂戊二醛与主料香芋多糖交联，形成立体网状结构，成膜后，其热封性和机械力学强度大幅提高，完全可满足实用的要求。

本发明还提供了上述薄膜的制法，将香芋多糖与聚乙烯醇经交联剂混炼形成胶体后成膜即得：

(1)先将鲜香芋去皮，切块，加入少量水，磨浆。鲜香芋浆经100℃水浴15分钟，消去浆中涩口感，过100目网筛，得香芋多糖胶液，备用。

(2)取辅料聚乙烯醇，加入适量水，100℃水浴溶解，得辅料胶液，备用。

(3)香芋多糖胶液与辅料胶液按一定比例混合，加入适量交联剂乙二醛或戊二醛，混匀，40℃下交联24小时。得混合胶液。

(4)混合胶液减压脱泡后，计量喷入饱和硫酸钠溶液中成膜，经双向同时拉伸、水洗除盐工序后，50℃烘干。

(5)烘干后的薄膜经不同方式的表面处理，如羧醛化、浸喷食用蜡或喷涂聚丁酸丁二酯等，形成不同用途的薄膜。

本发明制成的香芋生物全降解薄膜具有如下优点：

(1)由于采用鲜香芋为主要成膜原料，因此，其成本比较低廉。

(2)由于采用盐凝固法成膜，因此，工艺相对比较成熟、简单。

(3)生产过程不选用易燃、易爆的有机溶剂，安全性好：生产本身对环境无污染。

(4)由于主料与辅料均采用生物可降解高分子材料，因此，产品能被自然界微生物快速完全降解。

(5)由于香芋生物全降解薄膜表面可采用不同表处理方式，因此，产品可适用于多个领域，如农用地膜、农用棚膜、工业包装膜、食品及药品包装膜、购物袋及垃圾袋等。

实施例

1.主料胶液的制备

鲜香芋1600克，去皮，切块，加入750毫升水，磨浆。鲜芋浆经100℃水浴15分钟。过100目网筛，40℃保温备用。

2.辅料胶液的制备

200克聚乙烯醇，加入1250毫升水，100℃水浴，直至聚乙烯醇全部溶解。40℃保温备用。

3.混合胶液的制备

上述主料胶液与辅料胶液充分混合，加入1.7毫升50％戊二醛溶液，充分混匀，40℃密封保温24小时。也可用乙二醛或环氧丙烷等交联剂代替戊二醛。

4.混合胶液过滤脱泡

混合胶液在4kg/cm²条件下过100目网筛；在400～500毫米汞柱负压下脱泡约2小时，直至脱泡完全。

5.成膜

在3kg/cm²压力下，混合胶液经喷唇喷入PH12的饱和硫酸钠溶液中成膜，喷胶量为180毫升/分钟，喷胶线速度为1.8米/分钟。

6.拉伸

在成膜过程中，采用同时双向(纵横)拉伸工艺拉伸薄膜，使其纵横向分子整齐线性排列，提高薄膜纵横向机械力学强度以及薄膜的透光性。

7.洗膜

用自来水洗涤薄膜多次，除去薄膜上的硫酸钠。

8.烘干

在鼓风条件下，50℃烘干薄膜，使其结合水含量为8～13％。

9.表面处理

根据用途不同，采用不同的表面处理方式对薄膜表面进行处理，以减少薄膜表面的亲水性。如羧醛化处理得到农用棚膜；浸喷食用蜡得到药品及食品包装膜，此膜可溶于60℃以上热水，可食；喷涂聚丁酸丁二酯得工业包装膜或生活膜。

按上述方法，通过调整香芋、聚乙烯醇、交联剂和水的用量可获得本发明所述范围内的的不同组份含量的香芋生物全降解薄膜。

 香芋生物全降解薄膜实施例理化性能指标测定及普通塑料对比

名称       香芋生物全降解薄膜        聚乙烯薄膜

厚度(μm)       16～25                  25～30

宽度(cm)        12～14                  12～14

拉伸强度(MPa)

纵向            38                      ≥12

横向            3.5                     ≥12

撕裂强度(KN/m)

纵向            35                      50

横向            70                      50

热封性          合格                    合格

香芋生物全降解薄膜实施例卫生指标及急毒检验指标

            (湖北省卫生防疫站检测)

卫生指标

砷(以As计)                 ＜0.01mg/kg

铅(以Pb计)                 ＜0.18mg/kg

急毒检验结论

香芋生物全降解薄膜对两种性别昆明小鼠经口毒性，累计24小时内摄食总量为13g/kg·bw，除有饱食感外，无其它异常现象。按急性毒性分级，属实际无毒级类物质。

Claims (5)

1、一种香芋生物全降解薄膜，由5～89％的香芋多糖、1～85％的聚乙烯醇、0.002～0.005％的交联剂和8～13％的水而制得，上述百分比均为重量百分比。

2、根据权利要求1所述的薄膜，其特征是，交联剂为乙二醛。

3、根据权利要求1所述的薄膜，其特征是，交联剂为戊二醛。

4、根据权利要求1所述的薄膜，其特征是，交联剂为环氧丙烷。

5、一种权利要求1所述香芋生物全降解薄膜的制法，其特征是将香芋多糖水溶液与聚乙烯醇水溶液经交联剂混炼形成胶体，通过盐凝固法成膜，再经拉伸、洗涤、热定型及表面处理制成薄膜。