CN114736438A - 一种海水可降解生物质材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水可降解生物质材料，由以下重量份的原料制成：海洋生物质材料70‑80份、改性淀粉15‑20份、交联固化剂10‑15份，本发明克服了现有技术的不足，该材料吸水后可形成弹性凝胶的海水可降解生物质材料，弹性凝胶的弹性好，原材料和降解后的产物无污染，同时该材料能够吸水膨胀，有利于制作自行吸水破裂、分解的鱼饵等。
Description
技术领域
本发明涉及海水可降解生物质材料技术领域，具体属于一种海水可降解生物质材料。
背景技术
甲壳素、壳聚糖、纤维素等海洋生物质材料具有清洁环保、成本低廉、可海水降解等优点，可快速规模化替代不可降解塑料产品，用于海水可降解的仿生海钓鱼饵，高透明度、高坚韧度、强耐磨性海水可降解的渔网，海洋水文水质气象自动观测站用海洋浮标壳体等产品，形成海洋资源的特色产业。而由于上述的海洋生物质材料具有难溶于水的缺点，因此用于制备海水可降解生物质材料时需要进行改性，而改性后的海洋生物质材料还需要与其他材料进行交联，才能形成在海水中相对稳定的材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种海水可降解生物质材料，克服了现有技术的不足。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种海水可降解生物质材料，由以下重量份的原料制成：海洋生物质材料 70-80份、改性淀粉15-20份、交联固化剂10-15份；
所述改性淀粉的制备方法为：将淀粉与水混合均匀，形成淀粉含量为 20-25wt％的淀粉乳，然后向淀粉乳内加入3wt％的氢氧化钠溶液，搅拌混合均匀，在35-45℃下保温反应10-15h，然后加入1-2wt％的柠檬酸，并使用氢氧化钠溶液调节pH至10-11，继续保温反应8-10h，反应结束后，过滤，漂洗，得到改性淀粉。
优选地，所述脱水缩合催化剂为杂多酸。
优选地，所述交联固化剂为分子量2000-6000的聚乙二醇。
优选地，所述海洋生物质材料为改性壳聚糖，制备方法为：将高分子壳聚糖溶于4wt％的醋酸水溶液内，形成高分子壳聚糖饱和溶液，然后向高分子壳聚糖饱和溶液内搅拌加入强碱溶液，强碱溶液为含氢氧化钠40wt％、氯化锂1.5wt％的水溶液，至pH＝12，然后密闭保温反应20h；反应结束后，用稀酸中和至pH＝7，减压蒸馏至出现大量絮状沉淀，过滤，洗涤数次后，干燥，得到脱乙酰壳聚糖，洗涤方法为：加水稀释，减压蒸馏至出现大量絮状沉淀，然后过滤；将10kg脱乙酰壳聚糖溶于15kg含月桂氨基丙酸钠12wt％的水溶液中，然后加入0.18kg 醋酸铕、0.04kg乙酸钴搅拌溶解，加热至85℃，密闭保温反应12h，得到产物溶液，通过减压蒸馏，将产物溶液内的溶剂蒸干，得到改性壳聚糖。
海水可降解生物质材料的制备方法，包括以下步骤：按重量份将海洋生物质材料70-80份、改性淀粉15-20份、交联固化剂10-15份依次加入150份的水中，然后搅拌混合均匀，密闭升温至100-120℃，反应5-8h，反应结束后冷却至室温，干燥后，得到海水可降解生物质材料。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明通过使用改性淀粉与海洋生物质材料混合，在交联固化剂的作用下，制得了吸水后可形成弹性凝胶的海水可降解生物质材料，弹性凝胶的弹性好，能够用于制作可降解鱼饵等；该海水可降解生物质材料降解速度快，原材料和降解后的产物无污染，同时该材料能够吸水膨胀，有利于制作自行吸水破裂、分解的鱼饵等。
具体实施方式
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，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。
将高分子壳聚糖溶于4wt％的醋酸水溶液内，形成高分子壳聚糖饱和溶液，然后向高分子壳聚糖饱和溶液内搅拌加入强碱溶液，强碱溶液为含氢氧化钠 40wt％、氯化锂1.5wt％的水溶液，至pH＝12，然后密闭保温反应20h；反应结束后，用稀酸中和至pH＝7，减压蒸馏至出现大量絮状沉淀，过滤，洗涤数次后，干燥，得到脱乙酰壳聚糖，洗涤方法为：加水稀释，减压蒸馏至出现大量絮状沉淀，然后过滤；将10kg脱乙酰壳聚糖溶于15kg含月桂氨基丙酸钠12wt％的水溶液中，然后加入0.18kg醋酸铕、0.04kg乙酸钴搅拌溶解，加热至85℃，密闭保温反应12h，得到产物溶液，通过减压蒸馏，将产物溶液内的溶剂蒸干，得到改性壳聚糖，该改性壳聚糖在25℃的水中的溶解度为63.1，水溶液粘度：831Pa ·S，静置72h后测试表层溶液粘度为826Pa·S；30g该改性壳聚糖在100g 25℃的水中溶解时间为16min。
实施例1
将淀粉与水混合均匀，形成淀粉含量为20wt％的淀粉乳，然后向淀粉乳内加入3wt％的氢氧化钠溶液，搅拌混合均匀，在35℃下保温反应15h，然后加入 1wt％的柠檬酸，并使用氢氧化钠溶液调节pH至10，继续保温反应10h，反应结束后，过滤，漂洗，得到改性淀粉。
将海洋生物质材料改性壳聚糖70kg、改性淀粉15kg、交联固化剂聚乙二醇 200010kg依次加入150kg的水中，然后搅拌混合均匀，密闭升温至100℃，反应8h，反应结束后冷却至室温，干燥后，得到海水可降解生物质材料，该海水可降解生物质材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，变为弹性凝胶材料，且体积增大了118％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为12天。
实施例2
将淀粉与水混合均匀，形成淀粉含量为25wt％的淀粉乳，然后向淀粉乳内加入3wt％的氢氧化钠溶液，搅拌混合均匀，在45℃下保温反应10h，然后加入 2wt％的柠檬酸，并使用氢氧化钠溶液调节pH至11，继续保温反应8h，反应结束后，过滤，漂洗，得到改性淀粉。
将海洋生物质材料改性壳聚糖80kg、改性淀粉20kg、交联固化剂聚乙二醇 600015kg依次加入150kg的水中，然后搅拌混合均匀，密闭升温至120℃，反应5h，反应结束后冷却至室温，干燥后，得到海水可降解生物质材料，该海水可降解生物质材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，变为弹性凝胶材料，且体积增大了103％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为14天。
实施例3
将淀粉与水混合均匀，形成淀粉含量为22wt％的淀粉乳，然后向淀粉乳内加入3wt％的氢氧化钠溶液，搅拌混合均匀，在40℃下保温反应12h，然后加入1.5wt％的柠檬酸，并使用氢氧化钠溶液调节pH至11，继续保温反应10h，反应结束后，过滤，漂洗，得到改性淀粉。
将海洋生物质材料改性壳聚糖75kg、改性淀粉15kg、交联固化剂聚乙二醇 400010kg依次加入150kg的水中，然后搅拌混合均匀，密闭升温至120℃，反应5h，反应结束后冷却至室温，干燥后，得到海水可降解生物质材料，该海水可降解生物质材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，变为弹性凝胶材料，且体积增大了131％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为13天。
对比例1
与实施例3的区别在于，将改性壳聚糖替换为等质量的脱乙酰90％的壳聚糖，得到的材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，变为易碎的块状材料，且体积增大了37％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为9天。
对比例2
与实施例3的区别在于，将改性淀粉替换为等质量的玉米淀粉，得到的材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，变为易碎的块状材料，且体积增大了74％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为23天。
对比例3
与实施例3的区别在于，将聚乙二醇4000替换为等质量的聚乙二醇1000，得到的材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，为粘性材料，且体积增大了13％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为6天。
对比例4
与实施例3的区别在于，将聚乙二醇4000替换为等质量的聚乙二醇7000，得到的材料在25℃、湿度80％的空气中吸水饱和后，变为具有一定硬度的块状材料，且体积增大了9％，尺寸为1cm*1cm*1cm的海水可降解生物质材料在25℃海水环境下完全降解时间为27天。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种海水可降解生物质材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：海洋生物质材料70-80份、改性淀粉15-20份、交联固化剂10-15份；
所述改性淀粉的制备方法为：将淀粉与水混合均匀，形成淀粉含量为20-25wt％的淀粉乳，然后向淀粉乳内加入3wt％的氢氧化钠溶液，搅拌混合均匀，在35-45℃下保温反应10-15h，然后加入1-2wt％的柠檬酸，并使用氢氧化钠溶液调节pH至10-11，继续保温反应8-10h，反应结束后，过滤，漂洗，得到改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种海水可降解生物质材料，其特征在于，所述脱水缩合催化剂为杂多酸。
3.根据权利要求1所述的一种海水可降解生物质材料，其特征在于，所述交联固化剂为分子量2000-6000的聚乙二醇。
4.根据权利要求1所述的一种海水可降解生物质材料，其特征在于，所述海洋生物质材料为改性壳聚糖。
5.海水可降解生物质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量份将海洋生物质材料70-80份、改性淀粉15-20份、交联固化剂10-15份依次加入150份的水中，然后搅拌混合均匀，密闭升温至100-120℃，反应5-8h，反应结束后冷却至室温，冷冻干燥后，得到海水可降解生物质材料。
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| 曹丽云 等: "《纤维增强纳米羟基磷灰石及其生物复合材料》", 31 May 2019, 西北工业大学出版社 * |
| 王珊: "《环境友好型高分子材料的制备与应用》", 31 December 2017, 北京工业大学出版社 * |
| 顾国维: "《绿色技术及其应用》", 31 May 1995, 同济大学出版社 * |
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