CN112143048A - 一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。本发明提供的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，包括薄膜基体和分散在所述薄膜基体中的富勒烯，所述薄膜基体由杜仲胶形成，所述富勒烯为C60。本发明提供的薄膜材料由富勒烯C60和杜仲胶复合得到，其中，富勒烯C60具有良好的紫外吸收能力，杜仲胶具有良好的可生物降解特性，环境友好，二者复合得到的薄膜材料保留了各自的特性，生物可降解性好，且具有较广的紫外吸收谱带，在200～400nm波段的紫外吸收率几乎达到100％，并对小麦赤霉菌具有良好的防控效果。

Description

一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料及其制备方法和应用。
背景技术
小麦赤霉病主要是由病原菌禾谷镰孢(Fusarium graminearum Schw)侵染引起的世界流行性真菌病害。赤霉病不但会造成作物减产、谷物品质下降，还会降低种子的萌发率。据测算，在中流行年份穗期发病时，病穗率为30～50％，可减产5～15％；在大流行年份穗期发病时，病穗率为50～60％，可减产20％以上，而被侵染发病的麦粒发芽率较正常无病麦粒的发芽率低24～65％，且收获后的病麦粒食品加工质量差，从而降低其商品价值。
根据小麦赤霉菌的发生规律和田间流行特点，一般通过选育抗病小麦新品种或采用农业防治、化学药剂防治和生物防治等技术对小麦赤霉病进行防治。其中，选育抗病小麦新品种周期较长，需要花费数年到数十年时间。农业防治包括减少种质密度、降低田间湿度以及适量使用基肥等措施，收效甚微，受环境影响大，同时给小麦生长带来了一定风险。化学防治是目前应用最多的防治技术，主要使用化学物质如多菌灵、氰烯菌酯、氟唑菌酰羟胺或丙硫菌唑等，存在环境污染和农药残留问题。生物防治利用能够控制或抑制镰刀菌(小麦赤霉病致病菌)的菌株防控小麦赤霉菌，见效缓慢，且成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料及其制备方法和应用，本发明提供的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料生物可降解性好，环境友好，且紫外吸收能力强，对小麦赤霉菌具有良好的防控效果。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，包括薄膜基体和分散在所述薄膜基体中的富勒烯，所述薄膜基体由杜仲胶形成，所述富勒烯为C60。
优选地，所述杜仲胶和富勒烯的质量比为1：(0.01～0.4)。
优选地，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的厚度为0.4～0.5mm。
本发明提供了上述技术方案所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
将富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合，得到混合料液；
将所述混合料液置于平板模具中后进行干燥，得到富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料。
优选地，所述有机溶剂包括甲苯、氯仿和石油醚中的一种或几种；所述混合料液中杜仲胶的浓度为0.05～0.3g/mL。
优选地，所述富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合在超声条件下进行，所述超声的功率为400～1000W，时间为1～2h。
优选地，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为30～40℃，时间为1～2h，真空度为0.01～0.05MPa。
本发明提供了上述技术方案所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料在小麦赤霉菌防控中的应用。
优选地，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的使用方法包括：
将富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料覆盖于被禾谷镰孢侵染的小麦上，实现小麦赤霉菌防控。
优选地，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料覆盖在小麦上的部位包括麦穗、麦粒、麦叶和麦杆中的至少一种；所述覆盖在自然环境中进行，所述覆盖的时间为1～5天。
本发明提供了一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，包括薄膜基体和分散在所述薄膜基体中的富勒烯，所述薄膜基体由杜仲胶形成，所述富勒烯为C60。本发明提供的薄膜材料由富勒烯C60和杜仲胶复合得到，其中，富勒烯C60具有良好的紫外吸收能力，杜仲胶具有良好的可生物降解特性，环境友好，二者复合得到的薄膜材料保留了各自的特性，生物可降解性好，且具有较广的紫外吸收谱带，在200～400nm波段的紫外吸收率几乎达到100％，并对小麦赤霉菌具有良好的防控效果，实施例的结果显示，在测试条件下，覆盖本发明提供的薄膜材料的小麦，第5天小麦赤霉病发病率仅为23％，控制率高达77％，而不覆盖薄膜材料的小麦第5天发病率达100％。
本发明提供了所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的制备方法，操作简单、方便，制备得到的薄膜材料具有生物可降解性、较广的紫外吸收谱带以及良好的小麦赤霉菌抑制性，具有显著的有益效果。
附图说明
图1为实施例1～4制备的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的紫外(200～400nm)吸收率图；
图2为实施例1～4制备的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料对小麦赤霉病发病率控制效果图。
具体实施方式
本发明提供了一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，包括薄膜基体和分散在所述薄膜基体中的富勒烯，所述薄膜基体由杜仲胶形成，所述富勒烯为C60。本发明提供的薄膜材料由富勒烯C60和杜仲胶复合得到，其中，富勒烯C60的分子结构是由碳原子通过六元环和五元环以碳碳双键连接而成，具有最低未占据轨道，在受到紫外辐射时，极其容易被激发形成激发态，从而具有较强的紫外吸收能力，而紫外线的蓝光效应能够促进小麦赤霉菌孢子在其生命周期内的繁殖，本发明利用富勒烯C60的紫外吸收特性，通过屏蔽紫外线达到抑制或控制小麦赤霉菌孢子的生成的效果，有效控制小麦赤霉菌的扩散，减少其对作物的危害；杜仲胶为线性反式-聚异戊二烯，具有特殊的橡塑二重性以及良好的可生物降解特性。本发明基于富勒烯C60和杜仲胶复合得到的薄膜材料保留了二者的特性，生物可降解性好，且机械拉伸性好，断裂伸长率可达510％，具有较广的紫外吸收谱带，并对小麦赤霉菌具有良好的防控效果。
在本发明中，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料中，杜仲胶和富勒烯的质量比优选为1：(0.01～0.4)，更优选为1：(0.05～0.3)，进一步优选为1：(0.1～0.2)。
在本发明中，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的厚度优选为0.4～0.5mm，具体可以为0.4mm、0.42mm、0.45mm、0.48mm或0.5mm。
本发明提供了上述技术方案所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
将富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合，得到混合料液；
将所述混合料液置于平板模具中后进行干燥，得到富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料。
本发明将富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合，得到混合料液。在本发明中，所述有机溶剂优选包括甲苯、氯仿和石油醚中的一种或几种，更优选为甲苯、氯仿或石油醚；在本发明中，所述混合料液中杜仲胶的浓度优选为0.05～0.3g/mL，更优选为0.06～0.2g/mL，进一步优选为0.08～0.1g/mL。
在本发明中，所述富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合优选在超声条件下进行；所述超声的功率优选为400～1000W，具体可以为400W、500W、600W、800W或1000W；时间优选为1～2h，具体可以为1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h；温度优选为15～35℃，更优选为20～30℃，具体可以在室温条件下混合，即不需要额外的加热或降温，在本发明的实施例中，具体是在25℃条件下混合。在本发明中，所述富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合，优选是将杜仲胶与有机溶剂混合，然后加入富勒烯，在超声条件下混合分散均匀，得到混合料液。
得到混合料液后，本发明将所述混合料液置于平板模具中后进行干燥，得到富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料。本发明对所述平板模具没有特殊限定，能够实现薄膜材料成型且满足薄膜材料厚度要求即可。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥；所述真空干燥的温度优选为30～40℃，具体可以为30℃、32℃、35℃、38℃或40℃；时间优选为1～2h，具体可以为1h、1.2h、1.5h、1.6h或2h；真空度优选为0.01～0.05MPa，具体可以为0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa或0.05MPa。
本发明提供了上述技术方案所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料在小麦赤霉菌防控中的应用。
在本发明中，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的使用方法优选包括：
将富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料覆盖于被禾谷镰孢侵染的小麦上，实现小麦赤霉菌防控。
本发明对富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料覆盖在小麦上的部位没有特殊限定，小麦上任意被禾谷镰孢侵染的部位均可，可以为麦穗、麦粒、麦叶和麦杆中的至少一种，根据实际防控需要进行选择即可。在本发明中，所述覆盖优选在自然环境中进行，所述覆盖的时间优选为1～5天，更优选为3～5天。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。
实施例1
(1)将1g杜仲胶溶解在20mL甲苯中，加入0.1g富勒烯C60，于室温(25℃)、超声功率400W条件下超声1h，得到混合料液；
(2)将步骤(1)中混合料液倒入平板模具中，在温度为30℃、真空度为0.01MPa条件下真空干燥1h，得到厚度为0.4mm的富勒烯/杜仲胶薄膜。
将禾谷镰孢侵染的麦粒(简称为侵染麦粒)喷水并使其在自然环境下萌芽生长，同时将本实施例制备的富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖在侵染麦粒上，以此作为实验组，并设置未经富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖的侵染麦粒作为对照组；生长至第5天(即富勒烯/杜仲胶薄膜在侵染麦粒上覆盖5天)，实验组中小麦赤霉菌发病率为82％，即控制率为18％，而对照组中小麦赤霉菌发病率为100％。
实施例2
(1)将1g杜仲胶溶解在3.3mL石油醚中，加入0.066g富勒烯C60，于室温(25℃)、超声功率1000W条件下超声2h，得到混合料液；
(2)将步骤(1)中混合料液倒入平板模具中，在温度为40℃、真空度为0.05MPa条件下真空干燥2h，得到厚度为0.5mm的富勒烯/杜仲胶薄膜。
将禾谷镰孢侵染的麦粒(简称为侵染麦粒)喷水并使其在自然环境下萌芽生长，同时将本实施例制备的富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖在侵染麦粒上，以此作为实验组，并设置未经富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖的侵染麦粒作为对照组；生长至第5天(即富勒烯/杜仲胶薄膜在侵染麦粒上覆盖5天)，实验组中小麦赤霉菌发病率为23％，即控制率为77％，而对照组中小麦赤霉菌发病率为100％。
实施例3
(1)将1g杜仲胶溶解在10mL氯仿中，加入0.1g富勒烯C60，于室温(25℃)、超声功率800W条件下超声1.2h，得到混合料液；
(2)将步骤(1)中混合料液倒入平板模具中，在温度为35℃、真空度为0.02MPa条件下真空干燥1.5h，得到厚度为0.45mm的富勒烯/杜仲胶薄膜。
将本实施例制备的富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖在被禾谷镰孢侵染的麦穗(简称为侵染麦穗)上，自然环境下生长，以此作为实验组，并设置未经富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖的侵染麦穗作为对照组；生长至第5天(即富勒烯/杜仲胶薄膜在侵染麦穗上覆盖5天)，实验组中小麦赤霉菌发病率为60％，即控制率为40％，而对照组中小麦赤霉菌发病率为100％。
实施例4
(1)将1g杜仲胶溶解在15mL甲苯中，加入0.225g富勒烯C60，于室温(25℃)、超声功率600W条件下超声1.5h，得到混合料液；
(2)将步骤(1)中混合料液倒入平板模具中，在温度为38℃、真空度为0.03MPa条件下真空干燥1.2h，得到厚度为0.42mm的富勒烯/杜仲胶薄膜。
将本实施例制备的富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖在被禾谷镰孢侵染的小麦叶子(简称为侵染小麦叶子)上，自然环境下生长，以此作为实验组，并设置未经富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖的侵染小麦叶子作为对照组；生长至第5天(即富勒烯/杜仲胶薄膜在侵染小麦叶子上覆盖5天)，实验组中小麦赤霉菌发病率为38％，即控制率为62％，而对照组中小麦赤霉菌发病率为100％。
实施例5
(1)将1g杜仲胶溶解在18mL甲苯中，加入0.216g富勒烯C60，于室温(25℃)、超声功率500W条件下超声1.8h，得到混合料液；
(2)将步骤(1)中混合料液倒入平板模具中，在温度为32℃、真空度为0.04MPa条件下真空干燥1.6h，得到厚度为0.48mm的富勒烯/杜仲胶薄膜。
将本实施例制备的富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖在被禾谷镰孢侵染的麦秆(简称为侵染麦秆)上，自然环境下生长，以此作为实验组，并设置未经富勒烯/杜仲胶薄膜覆盖的侵染麦秆作为对照组；生长至第5天(即富勒烯/杜仲胶薄膜在侵染麦秆上覆盖5天)，实验组中小麦赤霉菌发病率为42％，即控制率为58％，而对照组中小麦赤霉菌发病率为100％。
图1为实施例1～4制备的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的紫外(200～400nm)吸收率图，由图可以看出富勒烯/杜仲胶薄膜紫外吸收率几乎达到100％，说明该薄膜对紫外线具有优异的吸收能力。
图2为实施例1～4制备的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料对小麦赤霉病发病率控制效果图，由图可知本发明提供的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料生物对小麦赤霉菌具有良好的防控效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，包括薄膜基体和分散在所述薄膜基体中的富勒烯，所述薄膜基体由杜仲胶形成，所述富勒烯为C60。
2.根据权利要求1所述的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，其特征在于，所述杜仲胶和富勒烯的质量比为1：(0.01～0.4)。
3.根据权利要求1所述的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料，其特征在于，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的厚度为0.4～0.5mm。
4.权利要求1～3任一项所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：
将富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合，得到混合料液；
将所述混合料液置于平板模具中后进行干燥，得到富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲苯、氯仿和石油醚中的一种或几种；所述混合料液中杜仲胶的浓度为0.05～0.3g/mL。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述富勒烯、杜仲胶和有机溶剂混合在超声条件下进行，所述超声的功率为400～1000W，时间为1～2h。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为30～40℃，时间为1～2h，真空度为0.01～0.05MPa。
8.权利要求1～3任一项所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料或权利要求4～7任一项所述制备方法制备得到的富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料在小麦赤霉菌防控中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料的使用方法包括：
将富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料覆盖于被禾谷镰孢侵染的小麦上，实现小麦赤霉菌防控。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述富勒烯/杜仲胶紫外吸收薄膜材料覆盖在小麦上的部位包括麦穗、麦粒、麦叶和麦杆中的至少一种；所述覆盖在自然环境中进行，所述覆盖的时间为1～5天。
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