CN115819851B - 一种包膜材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包膜材料及其制备方法和应用，所述包膜材料的制备原料按照重量份数包括如下组分：醋酸酯淀粉40‑50份，聚乙烯醇20‑30份，交联剂4‑6份，其他助剂10‑30份。本发明所述包膜材料抗剪切应力强，粘度高，透光率低，析水率低和凝沉性低，力学性能和生物降解性能优异，综合性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及膜材料技术领域，尤其涉及一种包膜材料及其制备方法和应用。
背景技术
传统塑料包膜因其具有比重小、产品种类繁多、生产工艺简单，方便实用等特点，和玻璃、纸材料一样，已经渗透到制造业、农牧业及日常生活各个领域。一方面由于塑料制品性能稳定，一般在短时间内不能自行消失，对环境造成了巨大的污染；另一方面绝大部分塑料产品的原材料来源于石油化工，而石油是不可再生资源，有限的石油资源限制了塑料工业的发展。因此以天然高分子尤其是以淀粉为原料的生物可降解塑料是一个重要方向。
CN112111017A公开了一种可降解木薯醋酸酯淀粉、及其树脂以及二者的制备与应用，涉及高分子材料、薄膜制品、塑料制品、涂塑制品、模塑制品、包装材料、印刷材料、电子信息产业膜材等领域，其公开的树脂包括木薯醋酸酯淀粉、聚乙烯醇、增塑剂、稳定剂、降解剂、交联剂、润滑剂。其公开的可降解木薯醋酸酯淀粉树脂，具有良好的加工力学性能，断裂强度与抗拉强度高，对水阻隔性强、耐热性优越，生物降解性能>70％，对生态环境友好，既解决塑料制品废弃物对环境污染的问题，也节约地球森林资源替代纸张于印刷和包装用途，也实现了替代价格昂贵的PLA聚乳酸，生产工艺简单，成本低，对于新技术环保可降解材料的研究与应用，具备更大的意义。
CN108558529A公开了一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜及其制备和在缓释肥中的应用，其公开了以醋酸酯淀粉为原料，通过添加塑化剂尿素晶体和土壤改良剂生物炭制备了一种环境友好型的生物炭/尿素醋酸酯淀粉复合膜材料。其公开的尿素晶体能够降低醋酸酯淀粉的结晶度提高复合膜的延展性能，生物炭能够促进结构更加稳定的生物炭/尿素-醋酸酯淀粉交联结构的形成，最终提高复合膜对降低缓释肥料中尿素释放速率的能力。
现有技术中，全淀粉型塑料薄膜虽能够实现完全降解，但其综合性能如机械强度、耐热性、耐湿性等与传统塑料性能相比仍有差异。
综上所述，开发一种综合性能优异的淀粉基包膜材料是至关重要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种包膜材料及其制备方法和应用，所述包膜材料抗剪切应力强，粘度高，透光率低，析水率低和凝沉性低，力学性能和生物降解性能优异，综合性能优异。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料按照重量份数包括如下组分：
本发明中，以醋酸酯淀粉为主要原料，与聚乙烯醇配合，二者协同，产生交联作用，使两种聚合物的分子结构由线性转变为网状结构，从而改变包膜材料的力学性能和尺寸稳定性；具体地，醋酸酯淀粉由于酯基的引入，削弱了淀粉大分子中羟基的缔合，起到“内增塑”的作用，与原淀粉相比，具有糊化温度低、粘度大、透明度高、凝沉性弱、膜柔软光亮等优点，且不易老化，具有较高的冻融稳定性和良好的保湿性；聚乙烯醇的添加是由于其具有优良的生物相容性及可降解性，其制备的薄膜表面光滑，力学性能好，在粘合剂、膜材料、凝胶材料、纤维材料和生物医学材料等领域具有广泛的应用；二者通过羟基缔合削弱淀粉大分子链间的氢键缔合的方式配合，提升了包膜材料的性能。另外，本发明所述的醋酸酯淀粉和聚乙烯醇在特定配比下配合，醋酸酯淀粉的添加量偏高，会导致包膜材料的力学性能变差；醋酸酯淀粉的添加量偏低，会导致降解速度减慢。
除此之外，本发明所述的包膜材料中，聚乙烯醇的添加比相对较低，降低了制成的可降解材料成本，同时制得包膜剂材料中的淀粉含量提高促使降解速度加快。
本发明中，所述醋酸酯淀粉的重量份数为40-50份，例如42份、44份、46份、48份等。
所述聚乙烯醇的重量份数为20-30份，例如22份、24份、26份、28份等。
所述交联剂的重量份数为4-6份，例如4.2份、4.4份、4.6份、4.8份、5份、5.2份、5.4份、5.6份、5.8份等。
所述其他助剂的重量份数为10-30份，例如15份、20份、25份等。
优选地，所述醋酸酯淀粉包括薯类醋酸酯淀粉。
本发明中，所述醋酸酯淀粉优选薯类醋酸酯淀粉(包括但不限于木薯、马铃薯或甘薯中的任意一种或至少两种的组合，例如木薯和马铃薯的组合，马铃薯和甘薯的组合，木薯、马铃薯和甘薯的组合等)，优选薯类醋酸酯淀粉的原因在于：薯类淀粉具有较好的抗回升性和透明度，更适合膜材料的制备。
薯类淀粉(木薯、马铃薯和甘薯)主要由直链淀粉和支链淀粉组成。薯类淀粉具有较好的抗回升性和透明度，更适合膜材料的制备。其中的直链淀粉由于具有聚合度高，成膜性好，凝胶温度低及柔韧性强等突出特征，在胶片制作和可降解膜生产等众多领域应用有着其他来源的直链淀粉不可比拟的优势。因此高直链淀粉含量的薯类(木薯、马铃薯和甘薯)品种对促进薯类生产和满足工业对直链淀粉的需求有着重要意义。
优选地，所述醋酸酯淀粉包括醋酸酯直链淀粉，进一步优选薯类醋酸酯直链淀粉。
本发明中，所述薯类醋酸酯淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，优选薯类醋酸酯直链淀粉的原因在于：其具有聚合度高，成膜性好，凝胶温度低及柔韧性强等突出特征，在胶片制作和可降解膜生产等众多领域应用优于其他来源的直链淀粉。
优选地，以所述醋酸酯淀粉的总质量为100％计，所述醋酸酯直链淀粉的质量百分数为40％-80％，例如40％、50％、60％、70％、80％等。
本发明中，醋酸酯淀粉中醋酸酯直链淀粉含量较高，能够降低聚乙烯醇的添加比，降低了制成的可降解材料成本，同时制得包膜剂材料中的淀粉含量提高促使降解速度加快。
优选地，所述聚乙烯醇的醇解度≥98.5％，例如99％、99.5％等。本发明中，所述度是指醇解之后得到的产品中羟基占原有基团的摩尔百分比。
优选地，所述聚乙烯醇的聚合度为2000-2300，例如2050、2100、2150、2200、2250等。
本发明中，所述聚乙烯醇的聚合度优选在2000-2300范围内，原因在于：该聚合度下配合醇解程度在98.5％-100％，所述聚乙烯醇具有较好的粘合性和良好的力学性能。
优选地，所述聚乙烯醇的粘度为34-42mPa·s，例如35mPa·s、36mPa·s、37mPa·s、38mPa·s、39mPa·s、40mPa·s、41mPa·s等。
优选地，所述其他助剂包括增塑剂和/或耐水改性助剂。
优选地，所述增塑剂包括丙三醇、聚乙二醇或山梨醇中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：丙三醇和聚乙二醇的组合，聚乙二醇和山梨醇的组合，丙三醇、聚乙二醇和山梨醇的组合，进一步优选丙三醇。
优选地，所述耐水改性助剂包括尿素。
本发明中，所述耐水改性助剂优选尿素，大幅度降低了材料的吸水性，同时提高了材料的生物降解性和环境友好度。
优选地，所述交联剂包括戊二醛、甲醛、乙二醛或乙醛中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：戊二醛和甲醛的组合，甲醛、乙二醛和乙醛的组合，戊二醛、甲醛、乙二醛和乙醛的组合等，进一步优选戊二醛。
优选地，所述增塑剂的重量份数为10-15份，例如11份、12份、13份、14份等。
优选地，所述耐水改性助剂的重量份数为10-15份，例如11份、12份、13份、14份等。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的包膜材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将醋酸酯淀粉、聚乙烯醇、交联剂和其他助剂混合，加工，得到所述包膜材料。
优选地，所述包膜材料的制备方法包括：
将醋酸酯淀粉、增塑剂和耐水改性助剂第一次混合，再将混合物与聚乙烯醇、交联剂第二次混合，加工，得到所述包膜材料。
优选地，所述第一次混合和第二次混合的方式包括搅拌。
优选地，所述第一次混合和第二次混合的温度各自独立地为45-50℃，例如46℃、47℃、48℃、49℃等。
优选地，所述第一次混合和第二次混合的时间各自独立地为5-10min，例如6min、7min、8min、9min等。
优选地，所述加工的方式包括挤出造粒。
优选地，所述加工的温度为190-200℃，例如192℃、194℃、196℃、198℃等。
优选地，所述醋酸酯淀粉的制备方法包括如下步骤：
将薯类淀粉与水混合，形成浆液，再进行pH调节，然后在体系中加入乙酸乙烯酯，反应，再在体系中加入乙酸酐，继续反应，中和，得到所述醋酸酯淀粉。
优选地，以所述浆液的总质量为100％计，所述薯类淀粉的质量百分数为35％-40％，例如36％、37％、38％、39％等。
优选地，所述薯类淀粉包括薯类直链淀粉和薯类支链淀粉，其中，薯类直链淀粉的质量百分数为40％-80％，例如40％、50％、60％、70％、80％等。
本发明中，所述醋酸酯淀粉的制备方法中，由于本发明采用的是直链淀粉含量40-80％的天然原淀粉，而不是后期通过物理化学方法制备得到的直链淀粉，保留了淀粉原有的颗粒结构，使得本发明所述的醋酸酯淀粉中直链淀粉的含量可达40％以上。
本发明中，采用的薯类淀粉中直链淀粉含量高，高直链淀粉本身具有聚合度高，成膜性好，凝胶温度低及柔韧性强的突出特征，高直链淀粉经乙酸乙烯酯和乙酸酐改性处理得到的醋酸酯高直链淀粉，增大了淀粉的粘度、透明度、柔韧性、降低了糊化温度和凝沉性，这使得其成膜性、透过率以及柔韧程度大幅度提高，同时制备工艺简单，易于实现工业化。
优选地，所述pH调节至9-10，例如9.2、9.4、9.6、9.8等。
优选地，以所述浆液的总质量为100％计，所述乙酸乙烯酯的添加量为0.5％-1.5％，例如0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％等。
优选地，以所述浆液的总质量为100％计，在体系中加入乙酸乙烯酯后，反应的温度为35-40℃，例如36℃、37℃、38℃、39℃等。
优选地，所述反应的时间为0.5-2h，例如0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h等。
优选地，以所述浆液的总质量为100％计，所述乙酸酐的添加量为0.5％-1.5％，例如0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％等。
优选地，在体系中加入乙酸酐，继续反应的时间为5-15min，例如6min、8min、10min、12min、14min等。
优选地，所述中和至pH为6-7，例如6.2、6.4、6.6、6.8等。
优选地，所述中和后还包括洗涤、脱水、干燥和筛粉。
作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将薯类直链淀粉的质量百分数为40％-80％的薯类淀粉与水混合，形成质量浓度为35％-40％的浆液，再进行pH调节至9-10，然后在体系中加入质量百分数为0.5％-1.5％的乙酸乙烯酯，在35-40℃下反应0.5-2h，再在体系中加入质量百分数为0.5％-1.5％的乙酸酐，继续反应5-15min，中和至pH为6-7，得到所述醋酸酯淀粉；
(2)将醋酸酯淀粉、增塑剂和耐水改性助剂在45-50℃下第一次混合5-10min，再将混合物与聚乙烯醇、交联剂在45-50℃下第二次混合5-10min，最后在190-200℃下挤出造粒，得到所述包膜材料。
第三方面，本发明提供一种可降解薄膜，所述可降解薄膜的材质包括第一方面所述的包膜材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述的包膜材料抗剪切应力高，粘度高。
(2)本发明所述的包膜材料的峰值粘度高，透光率低，析水率低和凝沉性低。本发明所述的包膜材料的透光率在34.8％以下，析水率在22.5％以下，凝沉性在58％以下，峰值粘度在1384mPa·s以上。
(3)本发明所述的包覆材料具有优异的力学性能和生物降解性能。本发明所述的包覆材料拉伸强度在23-31MPa之间，断裂伸长率在480％-550％之间，直角撕裂强度在34-39.8KN/m2之间，30天生物降解率在64.0％以上，90天生物降解率至100％。
(4)本发明所述的包膜材料中聚乙烯醇占比低，成本低，并利于提升材料的生物可降解性。
附图说明
图1是不同直链淀粉含量的醋酸酯淀粉形成的包膜材料的糊化特性曲线图；
图2是不同直链淀粉含量的醋酸酯淀粉形成的包膜材料的存储模量(G')曲线图；
图3是不同直链淀粉含量的醋酸酯淀粉形成的包膜材料的损耗模量(G")曲线图；
图4是不同直链淀粉含量的醋酸酯淀粉形成的包膜材料的正切值(tan 8＝G"/G')曲线图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明中，各实施方式中所涉及的部分原料的购置信息如下：
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为0％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-00；
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为5％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-05；
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为10％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-10；
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为30％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-30；
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为50％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-50；
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为75％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-75；
木薯淀粉：直链淀粉的质量含量为80％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-CAM01-80；
甘薯淀粉：直链淀粉的质量含量为75％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-SPM01-75；
甘薯淀粉：直链淀粉的质量含量为80％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-SPM01-80；
马铃薯淀粉：直链淀粉的质量含量为75％，购于江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-STM01-75；
马铃薯淀粉：直链淀粉的质量含量为80％，购江苏三黍生物科技有限公司，牌号为NT-STM01-80；
非薯类的醋酸酯淀粉：购于广西高源淀粉有限公司，牌号为GY-8850；
聚乙烯醇：醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s，购于安徽皖维集团，牌号为20-99(H)；
聚乙烯醇：聚合度为2600-2800，购于安徽皖维集团，牌号为26-99(L)。
实施例1
本实施例提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料由如下组分组成：
具体地，醋酸酯淀粉为木薯醋酸酯淀粉，其中，醋酸酯直链淀粉的质量百分数为75％；聚乙烯醇，其中，醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s；增塑剂为丙三醇；耐水改性助剂为尿素，交联剂为戊二醛。
所述包膜材料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
(1)醋酸酯淀粉的制备：将木薯淀粉(其中，木薯直链淀粉的质量百分数为75％)加水调浆液浓度至38％，加稀碱调节浆液pH＝9-10，并搅拌10min，在浆液中加入1％乙酸乙烯酯，浆液升温至38℃，反应1h，再加入1％乙酸酐，继续反应10min，用盐酸中和淀粉浆液到pH＝6-7，经洗涤、脱水、干燥、筛粉，得到所述醋酸酯淀粉。
(2)包膜材料的制备：将醋酸酯淀粉、增塑剂和耐水改性助剂在48℃下混合8min，再将混合物与聚乙烯醇、交联剂在48℃下混合8min，最后在195℃下挤出造粒，得到所述包膜材料。
实施例2
本实施例提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料由如下组分组成：
具体地，醋酸酯淀粉为甘薯醋酸酯淀粉，其中，醋酸酯直链淀粉的质量百分数为75％；聚乙烯醇，其中，醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s；增塑剂为丙三醇；耐水改性助剂为尿素，交联剂为戊二醛。
所述醋酸酯淀粉和包膜材料的制备方法与实施例1相同，其中，醋酸酯淀粉的制备原料甘薯淀粉中，甘薯直链淀粉的质量百分数为75％。
实施例3
本实施例提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料由如下组分组成：
具体地，醋酸酯淀粉为马铃薯醋酸酯淀粉，其中，醋酸酯直链淀粉的质量百分数为75％；聚乙烯醇，醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s；增塑剂为丙三醇；耐水改性助剂为尿素，交联剂为戊二醛。
所述醋酸酯淀粉和包膜材料的制备方法与实施例1相同，其中，醋酸酯淀粉的制备原料马铃薯淀粉中，马铃薯直链淀粉的质量百分数为75％。
实施例4
本实施例提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料由如下组分组成：
具体地，醋酸酯淀粉为木薯醋酸酯淀粉，其中，醋酸酯直链淀粉的质量百分数为70％；聚乙烯醇，其中，醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s；增塑剂为丙三醇；耐水改性助剂为尿素，交联剂为戊二醛。
所述醋酸酯淀粉和包膜材料的制备方法与实施例1相同，其中，醋酸酯淀粉的制备原料木薯淀粉中，木薯直链淀粉的质量百分数为70％。
实施例5
本实施例提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料由如下组分组成：
具体地，醋酸酯淀粉为甘薯醋酸酯淀粉，其中，醋酸酯直链淀粉的质量百分数为80％；聚乙烯醇，其中，醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s；增塑剂为丙三醇；耐水改性助剂为尿素，交联剂为戊二醛。
所述醋酸酯淀粉和包膜材料的制备方法与实施例1相同，其中，醋酸酯淀粉的制备原料甘薯淀粉中，甘薯直链淀粉的质量百分数为80％。
实施例6
本实施例提供一种包膜材料，所述包膜材料的制备原料由如下组分组成：
具体地，醋酸酯淀粉为马铃薯醋酸酯淀粉，其中，醋酸酯直链淀粉的质量百分数为80％；聚乙烯醇，其中，醇解度为98.5-100.0％，聚合度为2000-2300，粘度为34.0-42.0mPa·s；增塑剂为丙三醇；耐水改性助剂为尿素，交联剂为戊二醛。
所述醋酸酯淀粉和包膜材料的制备方法与实施例1相同，其中，醋酸酯淀粉的制备原料马铃薯淀粉中，马铃薯直链淀粉的质量百分数为80％。
实施例7-10
实施例7-10与实施例1的区别在于醋酸酯淀粉制备时采用的木薯淀粉中直链淀粉的质量百分数不同，分别为0％(实施例7)、10％(实施例8)、30％(实施例9)和80％(实施例10)，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例1的区别在于将所述醋酸酯淀粉替换为等质量的非薯类的醋酸酯淀粉，其余均与实施例1相同。
性能测试
1、将实施例1、实施例4、实施例7-10所述的包膜材料进行如下测试：
(1)RVA糊化特性：按照GB/T 24852-2010快速粘度仪法进行。
(2)流变学特性：采用Discovery流变仪测定样品的流变行为。采用平板系统测试，探头直径40mm，问距1mm。首先将6％的淀粉样品在沸水浴中密封加热30min，随之将糊化后的淀粉糊冷却至室温，将冷却后的淀粉糊放在平板模具上，对样品进行切边处理，并在样品空隙处涂抹硅油用以防止测定过程中水分的蒸发。在0.1％应变下进行0.1～100rad/s的动态频率扫描，并记录得到了存储模量(G')、损耗模量(G")、损耗角正切值(tanδ)。
其中，实施例1记为E，实施例2记为F，实施例7-10依次记为A-D。
测试结果汇总于图1-图4中。
分析图1可知，与低直链醋酸酯淀粉不同，高直链醋酸酯淀粉的崩解值显著下降，而回生值明显增高。这表明高直链醋酸酯淀粉可能有大量的直链淀粉分子从颗粒中浸出，从而使其具有更强的抗剪切应力，粘度更高。
流变学曲线表明，高直链醋酸酯淀粉具有更强的抗剪切应力和更高的粘弹性。存储模量(G')、损耗模量(G")、损耗角正切值(tanδ＝G"/G')如图(图2，图3，图4)所示。高直链淀粉具有更高的G'和G"值，表明其具有更强的粘弹性行为。高直链淀粉的动态力学损耗正切值(Tanδ)，低于低直链醋酸酯淀粉，同样证明高直链醋酸酯淀粉具有更大的弹性。
本发明也对马铃薯淀粉和甘薯淀粉相关的实施例做了上述试验，结果趋势基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
2、将实施例1-3和实施例11所述的包覆材料进行如下测试：
(1)透光率：GB/T 2410-2008透明塑料透光率和雾度的测定
(2)析水率：称得240mg样品于5ml离心管，加入4mL蒸馏水，制成6％的淀粉乳，沸水浴30min，取出后冷却至室温，置于-18℃冰箱中冷冻24h，自然解冻，以5000g离心15min，将上清液倒出，称取沉淀物质量。
式中：M为离心前淀粉凝胶的质量/g；m为沉淀物的质量/g。
(3)凝沉性(上层清液所占的体积比/％)：配制质量浓度为2％的淀粉乳，250mg到15ml离心管，加入12.5ml蒸馏水，涡旋均匀，在沸水浴中加热糊化并搅拌30min，期间间断涡旋，冷却至室温，后移入25mL具塞量筒中，摇匀静置，分别在2、4、6、8、10、12、24h时记录上层清液的体积。
(4)峰值粘度：GB/T 24852-2010
测试结果汇总于表1中。
表1
分析表1数据可知，本发明所述的包膜材料的透光率在34.8％以下，析水率在22.5％以下，凝沉性在58％以下，峰值粘度在1384mPa·s以上；本发明所述的包膜材料的峰值粘度高，透光率低，析水率低和凝沉性低。
分析实施例11与实施例1可知，实施例11性能不如实施例1，证明采用薯类醋酸酯淀粉形成的包膜材料性能更佳。
3、将实施例1-6所述的包覆材料制成1mm厚度试样，采用市售的普通聚乙烯塑料袋作为对照例1，进行如下测试：
(1)拉伸强度：按照GB13022-91测试。用电子万能实验机测试样品的拉伸强度。实验参数：电子万能实验机间距100mm,试样纵轴与夹具中心线重合,拉伸速度为200mm/min。
(2)断裂伸长率：按照GB13022-91测试。用电子万能实验机测试样品的断裂伸长率。实验参数：电子万能实验机间距100mm,试样纵轴与夹具中心线重合,拉伸速度为200mm/min。
(3)直角撕裂强度：将试样夹在试验机夹具上，夹入部分不大于22mm，并使其受力方向与试样方向垂直；设定薄膜直角撕裂强度试验机在200mm/min的试验速度下进行试验，记录试验过程中的最大负荷值即为直角撕裂强度值。
(4)30天生物降解率：按照BS EN ISO 14855-1-2012进行。
(5)90天生物降解率：按照BS EN ISO 14855-1-2012进行。
测试结果汇总于表2中。
表2
分析表2数据可知，本发明所述的包覆材料拉伸强度在23-31MPa之间，断裂伸长率在480％-550％之间，直角撕裂强度在34-39.8KN/m2之间，30天生物降解率在64.0％以上，90天生物降解率至100％；本发明所述的包覆材料具有优异的力学性能和生物降解性能。
分析对照例1与实施例1-6可知，本发明的方法制备的塑料袋材料的力学性能比普通市售的聚乙烯塑料袋高，降解速率快，且能达到100％的降解，从而实现完全降解。
本发明也对其他实施例做了上述试验，结果趋势基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (26)
1.一种包膜材料，其特征在于，所述包膜材料的制备原料按照重量份数包括如下组分：
醋酸酯淀粉 40-50份
聚乙烯醇 20-30份
交联剂 4-6份
其他助剂 10-30份；
所述醋酸酯淀粉包括薯类醋酸酯直链淀粉，以所述醋酸酯淀粉的总质量为100％计，所述醋酸酯直链淀粉的质量百分数为40％-80％；
所述醋酸酯淀粉采用如下方法进行制备，所述方法包括如下步骤：
将薯类淀粉与水混合，形成浆液，再进行pH调节，然后在体系中加入乙酸乙烯酯，反应，再在体系中加入乙酸酐，继续反应，中和，得到所述醋酸酯淀粉；所述薯类淀粉包括薯类直链淀粉和薯类支链淀粉，其中，薯类直链淀粉的质量百分数为40%-80%；
所述聚乙烯醇的醇解度≥98.5%，聚合度为2000-2300。
2.根据权利要求1所述的包膜材料，其特征在于，所述聚乙烯醇的粘度为34-42 mPa·s。
3.根据权利要求1所述的包膜材料，其特征在于，所述其他助剂包括增塑剂和/或耐水改性助剂。
4.根据权利要求3所述的包膜材料，其特征在于，所述增塑剂包括丙三醇、聚乙二醇或山梨醇中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求3所述的包膜材料，其特征在于，所述耐水改性助剂包括尿素。
6.根据权利要求1所述的包膜材料，其特征在于，所述交联剂包括戊二醛、甲醛、乙二醛或乙醛中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求3所述的包膜材料，其特征在于，所述增塑剂的重量份数为10-15份。
8.根据权利要求3所述的包膜材料，其特征在于，所述耐水改性助剂的重量份数为10-15份。
9.一种权利要求1-8任一项所述的包膜材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将醋酸酯淀粉、聚乙烯醇、交联剂和其他助剂混合，加工，得到所述包膜材料；
所述醋酸酯淀粉采用如下方法进行制备，所述方法包括如下步骤：
将薯类淀粉与水混合，形成浆液，再进行pH调节，然后在体系中加入乙酸乙烯酯，反应，再在体系中加入乙酸酐，继续反应，中和，得到所述醋酸酯淀粉；
所述薯类淀粉包括薯类直链淀粉和薯类支链淀粉，其中，薯类直链淀粉的质量百分数为40%-80%。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述包膜材料的制备方法包括：
将醋酸酯淀粉、增塑剂和耐水改性助剂第一次混合，再将混合物与聚乙烯醇、交联剂第二次混合，加工，得到所述包膜材料。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一次混合和第二次混合的方式包括搅拌。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一次混合和第二次混合的温度各自独立地为45-50℃。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一次混合和第二次混合的时间各自独立地为5-10 min。
14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述加工的方式包括挤出造粒。
15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述加工的温度为190-200℃。
16.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，以所述浆液的总质量为100%计，所述薯类淀粉的质量百分数为35%-40%。
17.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节至9-10。
18.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，以所述浆液的总质量为100%计，所述乙酸乙烯酯的添加量为0.5%-1.5%。
19.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，以所述浆液的总质量为100%计，在体系中加入乙酸乙烯酯后，反应的温度为35-40℃。
20.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为0.5-2 h。
21.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，以所述浆液的总质量为100%计，所述乙酸酐的添加量为0.5%-1.5%。
22.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在体系中加入乙酸酐，继续反应的时间为5-15 min。
23.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述中和至pH为6-7。
24.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述中和后还包括洗涤、脱水、干燥和筛粉。
25.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将薯类直链淀粉的质量百分数为40%-80%的薯类淀粉与水混合，形成质量浓度为35%-40%的浆液，再进行pH调节至9-10，然后在体系中加入质量百分数为0.5%-1.5%的乙酸乙烯酯，在35-40℃下反应0.5-2 h，再在体系中加入质量百分数为0.5%-1.5%的乙酸酐，继续反应5-15 min，中和至pH为6-7，得到所述醋酸酯淀粉；
（2）将醋酸酯淀粉、增塑剂和耐水改性助剂在45-50℃下第一次混合5-10 min，再将混合物与聚乙烯醇、交联剂在45-50℃下第二次混合5-10 min，最后在190-200℃下挤出造粒，得到所述包膜材料。
26.一种可降解薄膜，其特征在于，所述可降解薄膜的材质包括权利要求1-8任一项所述的包膜材料。
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| CN112111017A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-22 | 绿色轻化科技发展(北京)有限公司 | 可降解木薯醋酸酯淀粉、及其树脂以及二者的制备与应用 |
-
2022
- 2022-12-22 CN CN202211658191.1A patent/CN115819851B/zh active Active
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| JPH0967468A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Agency Of Ind Science & Technol | エステル化澱粉を含む高分子組成物 |
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Also Published As
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