CN111961320A - 一种用于香菇菌棒的保水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业用材料技术领域，提供了一种用于香菇菌棒的保水剂及其制备方法。该保水剂其原料按重量份数计包括：聚乳酸，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉，生物天然高分子，含钙离子盐以及生物降解催化剂。该保水剂的力学性能优异，抗菌性能好，绿色环保，易降解且降解时间短。该制备方法包括：(1)银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液的制备；(2)生物天然高分子分散液的制备；(3)预聚液的制备；(4)挤出成膜。该制备方法易操作，环保无污染，能够制备得到性能优异的保水剂。
Description
技术领域
本发明属于农业用材料技术领域，具体地说，涉及一种用于香菇菌棒的保水剂及其制备方法。
背景技术
目前，袋料香菇栽培技术是香菇种植中最为常用的技术。袋料香菇栽培过程中，香菇菌棒的保水非常重要。现有技术中，多采用手工割袋方法来对香菇菌棒进行保水。然而，采用手工割袋不仅费时费力，而且容易造成菇蕾畸形，割口过多也容易造成菌棒的水分挥发。
针对手工割袋的上述缺点，近年来出现了用石蜡浸菌棒的保水技术。然而，采用该技术会对香菇的食用带来安全隐患。
公开号为CN104119741B的专利文献公开了一种适用于香菇菌棒生物质保水剂及制备方法与应用，不仅能够保留香菇种植过程中的绿色、无污染，更能满足现代社会对香菇种植工艺的需求，同时可大大减轻劳动力，有效减少白色污染对环境的破坏。然而，该保水剂的功能仍然较为单一，且上述保水剂的力学性能较低，易被划破从而产生裂口，保水能力降低，菌棒易感染，使用寿命较短。
发明内容
针对现有技术中上述的不足，本发明的第一目的在于提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，该保水剂的力学性能优异，抗菌保鲜性能好，绿色环保，易降解且降解时间短。
针对现有技术中上述的不足，本发明的第二目的在于提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，该制备方法易操作，环保无污染，能够制备得到性能优异的保水剂。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：
一种用于香菇菌棒的保水剂，其原料按重量份数计包括：聚乳酸65-83份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉2-5份，生物天然高分子7-15份，含钙离子盐4-8份以及生物降解催化剂8-12份。
一种上述用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，包括以下步骤：(1)银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液的制备：将银离子改性的碳纳米管/纤维素粉加入去离子水中超声分散得到银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液；(2)生物天然高分子分散液的制备：将生物天然高分子加入去离子水中超声分散得到生物天然高分子分散液；(3)预聚液的制备：将银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液和生物天然高分子分散液混合搅拌，冰火浴加入氧化还原剂，并加入聚乳酸和生物降解催化剂，再搅拌得到预聚液；(4)挤出成膜：将预聚液采用自流延成膜方式于模具中制膜，接着在钙离子盐的溶液中浸泡20-30min后干燥。
本发明提供的一种用于香菇菌棒的保水剂及其制备方法的有益效果是：
(1)本发明提供的该种用于香菇菌棒的保水剂，通过含钙离子盐可与生物天然高分子进行螯合从而提高保水剂的延展性，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉作为无机粉体具有增强和交联的作用，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉在使用过程中，银离子能够得以缓慢释放从而起到杀菌抗菌的作用；聚乳酸无毒害无污染，具有良好的生物可降解性，与聚乙烯树脂塑料相比其弹性和韧性较低；本申请中，通过上述各原料之间的配比之间的协同，能够将该保水剂的力学性能达到一个平衡，以使香菇易在自身力量下钻出，避免畸形，提高品质，且同时该保水剂不易在外力作用下轻易被划破，从而能够起到更好的保水作用。此外，生物降解催化剂可缩短降解时间。本申请正是通过上述各原料以及采用各原料之间的配比，协同配合，共同作用，使制备得到的保水剂具有良好的力学性能，使用的同时具备良好的抗菌性能和保鲜性能，易降解且降解时间短，绿色环保。
(2)本发明提供的该种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，该制备方法易操作，环保，各步骤及其涉及的参数之间协同配合，能够制备得到上述性能优异的用于香菇菌棒的保水剂。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种用于香菇菌棒的保水剂及其制备方法进行具体说明。
本发明提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，其原料按重量份数计包括：聚乳酸65-83份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉2-5份，生物天然高分子7-15份，含钙离子盐4-8份以及生物降解催化剂8-12份。
其中，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉的制备方法如下：将碳纳米管粉和纤维素粉球磨混合后得到混合粉，接着将混合粉的表面进行酸化得到预处理混合粉，接着再将预处理混合粉分散于银盐的溶液中得到银离子附着混合粉，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：6-9。接着再将银离子附着混合粉溶于卤盐溶液中得到卤化银附着混合粉，接着将卤化银附着混合粉进行曝光处理，得到银离子改性的碳纳米管/纤维素粉。
根据上述银离子改性的碳纳米管/纤维素粉的制备方法，碳纳米管/纤维素粉的复合能够形成复杂的多维结构，具有巨大的比表面积，银离子通过上述方法能够均匀地分布附着于碳纳米管/纤维素粉，以便于在制备成保水剂后能够均匀缓慢地释放杀菌。碳纳米管/纤维素粉能够使得制备得到的保水剂具有三维网络和多孔结构，不仅使得保水剂具有一定韧性和弹性，耐撕裂，而且能够调节气体从而使该保水剂具备良好的保鲜性能。
需要说明的是，在本申请中，生物天然高分子包括质量比为1-2：2-3：1-3的海藻酸钠、丝素蛋白和明胶。在本申请中，含钙离子盐包括硫酸钙、硝酸钙、氯化钙中的至少一种。在本申请中，生物天然高分子能够于含钙离子盐进行螯合，从而进一步地增加保水剂的延展性。
在本申请中，生物降解催化剂能够用于缩短保水剂降解的时间。根据采用本申请提供的生物降解催化剂的原料包括质量比为2-3：4-5：0.2-0.4：0.1-0.3的稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯制备得到的生物降解催化剂，能够进一步地缩短保水剂降解时间。
本发明提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，包括：(1)银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液的制备：将银离子改性的碳纳米管/纤维素粉加入去离子水中超声分散得到银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液；其中，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉与去离子水的固液比为1mg:2ml。(2)生物天然高分子分散液的制备：将生物天然高分子加入去离子水中超声分散得到生物天然高分子分散液；生物天然高分子与去离子水的固液比为1mg:2ml。(3)预聚液的制备：将银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液和生物天然高分子分散液混合搅拌，冰火浴加入硫酸铵-亚硫酸氢钠，并加入聚乳酸和生物降解催化剂，再搅拌得到预聚液；(4)挤出成膜：将预聚液采用自流延成膜方式于模具中制膜，接着在钙离子盐的溶液中浸泡20-30min后干燥。
根据上述制备方法各步骤之间的协同配合，能够制备得到力学性能优异，抗菌性能好，绿色环保，易降解且降解时间短的保水剂。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，包括；(1)银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液的制备：将银离子改性的碳纳米管/纤维素粉加入去离子水中超声分散得到银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液；其中，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉与去离子水的固液比为1mg:2ml；(2)生物天然高分子分散液的制备：将生物天然高分子加入去离子水中超声分散得到生物天然高分子分散液；生物天然高分子与去离子水的固液比为1mg:2ml；(3)预聚液的制备：将银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液和生物天然高分子分散液混合搅拌，冰火浴加入硫酸铵-亚硫酸氢钠，并加入聚乳酸和生物降解催化剂，再搅拌得到预聚液；(4)挤出成膜：将预聚液采用自流延成膜方式于模具中制膜，接着在钙离子盐的溶液中浸泡25min后干燥。
实施例2
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸65份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉5份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子7份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐8份以及生物降解催化剂8份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例3
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸83份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉2份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子15份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐4份以及生物降解催化剂12份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例4
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：6)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例5
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：9)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例6
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1：2：3)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例7
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为2：3：1)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2.5：4.5：0.3：0.2)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例8
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为2：4：0.4：0.1)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实施例9
本实施例提供了一种用于香菇菌棒的保水剂，原料按重量份数计包括：聚乳酸70份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉3份(银离子改性的碳纳米管/纤维素粉按照前述方法制备，其中，预处理混合粉与银盐的质量比为：1：7)，生物天然高分子12份(海藻酸钠、丝素蛋白和明胶的质量比为1.5：2.5：2)，含钙离子盐6份以及生物降解催化剂10份(稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯的质量比为3：5：0.2：0.3)。
本实施例还提供了一种用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，具体制备方法参考实施例1。
实验例1
将普通市面购买的菌棒专用聚乙烯薄膜袋作为对照组，实施例1-9制备得到的保水剂作为实验组1-9，分别测试对照组和实验组1-9的以下性能，测试结果见表1所示；
选取100根情况相似的菌棒作为试验菌棒，10根/组，以香菇生长的整个周期作为试验期，试验结果取平均；其中，分别统计对照组和实验组1-9菌棒的机械性能、香菇产量以及生物降解率；
其中，机械性能按照GB/T13022-1991测定拉伸强度；香菇产量按照平均每公斤鲜料产菇量计算；生物降解率：对照组和实验组1-9均经过土埋30天后，测失重率；
表1
由表1数据可知，采用本申请实施例提供的原料及其配比，以及制备方法制备得到的保水剂，具有力学性能好，香菇产量高，易降解。
综上所述，采用本发明提供用于香菇菌棒的保水剂及其制备方法，该保水剂的力学性能优异，抗菌保鲜性能好，绿色环保，易降解且降解时间；该制备方法易操作，环保无污染，能够制备得到性能优异的保水剂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种用于香菇菌棒的保水剂，其特征在于：其原料按重量份数计包括：聚乳酸65-83份，银离子改性的碳纳米管/纤维素粉2-5份，生物天然高分子7-15份，含钙离子盐4-8份以及生物降解催化剂8-12份。
2.根据权利要求1所述的用于香菇菌棒的保水剂，其特征在于：所述银离子改性的碳纳米管/纤维素粉的制备方法包括：将碳纳米管粉和纤维素粉球磨混合后得到混合粉，接着将所述混合粉的表面进行酸化得到预处理混合粉，接着再将所述预处理混合粉分散于银盐的溶液中得到银离子附着混合粉，接着再将所述银离子附着混合粉溶于卤盐溶液中得到卤化银附着混合粉，接着将所述卤化银附着混合粉进行曝光处理，得到银离子改性的碳纳米管/纤维素粉。
3.根据权利要求2所述的用于香菇菌棒的保水剂，其特征在于：所述预处理混合粉与所述银盐的质量比为：1：6-9。
4.根据权利要求1所述的用于香菇菌棒的保水剂，其特征在于：所述生物天然高分子包括质量比为1-2：2-3：1-3的海藻酸钠、丝素蛋白和明胶。
5.根据权利要求3所述的用于香菇菌棒的保水剂，其特征在于：所述含钙离子盐包括硫酸钙、硝酸钙、氯化钙中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的用于香菇菌棒的保水剂，其特征在于：所述生物降解催化剂的原料包括质量比为2-3：4-5：0.2-0.4：0.1-0.3的稻壳粉、聚乙烯、石蜡和聚丁烯琥珀酸酯。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液的制备：将所述银离子改性的碳纳米管/纤维素粉加入去离子水中超声分散得到所述银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液；
(2)生物天然高分子分散液的制备：将所述生物天然高分子加入去离子水中超声分散得到所述生物天然高分子分散液；
(3)预聚液的制备：将所述银离子改性的碳纳米管/纤维素粉分散液和所述生物天然高分子分散液混合搅拌，冰火浴加入氧化还原剂，并加入所述聚乳酸和生物降解催化剂，再搅拌得到所述预聚液；
(4)挤出成膜：将所述预聚液采用自流延成膜方式于模具中制膜，接着在钙离子盐的溶液中浸泡20-30min后干燥。
8.根据权利要求7所述的用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述银离子改性的碳纳米管/纤维素粉与所述去离子水的固液比为1mg:2ml。
9.根据权利要求7所述的用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述生物天然高分子与所述去离子水的固液比为1mg:2ml。
10.一种权利要求7所述的用于香菇菌棒的保水剂的制备方法，其特征在于：所述氧化还原剂为硫酸铵-亚硫酸氢钠。
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