CN1537885A - 增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，该方法是将平均粒径为0.01～0.4微米的不溶于水的无机化合物微粒添加到制备可生物降解薄膜的成膜胶液中，无机化合物微粒与成膜胶液的重量体积比为0.01～0.3克/毫升，混合均匀使无机化合物微粒与成膜胶液中的生物多聚物分子链充分结合，经成膜处理即可。由于该无机化合物微粒对组成可生物降解薄膜的生物多聚物分子链具有极好的锚定作用，能有效控制可生物降解薄膜的断裂伸长率，故能增强可生物降解薄膜的尺寸稳定性。

Description

增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法

                       技术领域

本发明涉及改良可生物降解薄膜性能的方法，具体地指一种增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法。

                       背景技术

随着科技工作者对环保型生物降解材料的研究和利用的不断深入，人们已经开发出了为数众多的由不同生物降解材料制成的薄膜。制备这些可生物降解薄膜的胶液一般由多元化生物材料组成，包括主料、辅料、混炼剂、增塑剂等。主料与辅料通过交联剂的作用结合在一起，形成立体大分子结构。如中国发明专利申请号99124932.1和99124936.4所介绍的成膜胶液主料为魔芋葡甘聚糖，辅料为聚乙烯醇，交联剂为戊二醛，魔芋葡甘聚糖与聚乙烯醇通过戊二醛交联在一起，形成葡甘聚糖-聚乙烯醇交联大分子结构；中国发明专利申请号01106580.X所介绍的成膜胶液主料为香芋多糖，辅料为聚乙烯醇，交联剂为乙二醛或环氧丙烷，香芋多糖与聚乙烯醇通过乙二醛或环氧丙烷连结在一起，形成香芋-聚乙烯醇交联大分子结构；中国发明专利申请号02115776.6所介绍的成膜胶液主料为淀粉改性产物，辅料为聚乙烯醇，交联剂为戊二醛等，淀粉改性产物与聚乙烯醇通过戊二醛连结在一起，形成改性淀粉-聚乙烯醇交联大分子结构；还有文献介绍的成膜胶液主料为明胶，辅料为聚乙烯吡咯烷酮，混炼剂为戊二醛，明胶与聚乙烯吡咯烷酮经戊二醛交联后形成明胶-聚乙烯吡咯烷酮立体大分子结构。上述成膜胶液经流涎法成膜后，薄膜的主要成份成为立体网状大分子结构，这种立体网状大分子结构之间的孔隙可以容纳薄膜的辅助成份如增塑剂、补强剂、稳定剂等。

薄膜的尺寸稳定性取决于其断裂伸长率。断裂伸长率是表征薄膜机械力学特性的一项重要指标，它表示薄膜在拉力的作用下，发生断裂时的尺寸变化情况，其数值等于薄膜断裂时的长度与薄膜在拉伸前的长度之比。如果薄膜的断裂伸长率过大，其在实际使用的过程中，会在外力作用下产生过大的变形，即尺寸不稳定，使它们的应用受到很大的限制。一般塑料薄膜的断裂伸长率为150～200％，而上述可生物降解薄膜特别是以淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖为原料的可生物降解薄膜中的生物多聚物分子链是以螺旋状结构存在的，生物多聚物分子链之间借助其与薄膜中的水分子所形成的氢键相互连接在一起，交联结合力较弱，维系薄膜结构的氢键往往不足以抵抗外力的作用，容易引起生物多聚物螺旋状分子链的螺距变大和分子链之间产生滑动位移，使薄膜产生较大的变形，故这些可生物降解薄膜的断裂伸长率很大，其数值可以高达400％。虽然可以借助于在制成的薄膜表面涂布覆膜剂或者通过调整成膜胶液中增塑剂添加量来增加可生物降解薄膜的尺寸稳定性，但目前仍不足以生产出断裂伸长率小于200％的可生物降解薄膜。

                       发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术的不足，提供一种能有效减小可生物降解薄膜断裂伸长率、增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法。

为实现此目的，本发明经深入研究而提出的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，是将平均粒径为0.01～0.4微米的不溶于水的无机化合物微粒添加到制备可生物降解薄膜的成膜胶液中，该无机化合物微粒与成膜胶液的重量体积比为0.01～0.3克/毫升，混合均匀使无机化合物微粒与成膜胶液中的生物多聚物分子链充分结合，经成膜处理即可得到尺寸稳定的可生物降解薄膜。

上述无机化合物微粒的平均粒径可以优选在0.01～0.2微米的范围，该无机化合物微粒与成膜胶液的重量体积比可以优选在0.01～0.1克/毫升的范围。

上述无机化合物微粒最佳的添加方法是：先用水将其湿润，再添加到制备可生物降解薄膜的成膜胶液中，搅拌混合分散均匀。

上述无机化合物微粒可以优选滑石粉、二氧化钛粉、高岭土粉或碳酸钙粉中的一种或一种以上的组合。

上述制备可生物降解薄膜的成膜胶液是以亲水性多聚物分子物质为主要原料的胶液。最好采用以淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖为主要原料的胶液。

本发明的优点在于：所选用不溶于水的无机化合物微粒对组成可生物降解薄膜的生物多聚物分子链具有极好的锚定作用，能有效控制可生物降解薄膜的断裂伸长率。其基本原理如下：不溶于水的无机化合物微粒遇水后形成水化微粒，后者通过氢键或其它非共价键同薄膜中的生物多聚物分子结合，形成以无机物微粒为结点、生物多聚物分子链为网线的结构，该结构是一种更大的立体网络大分子结构，从而使生物多聚物分子链通过无机物微粒的交联作用，不再容易在外力的拉伸作用下发生滑动和伸长，有效地减小了薄膜的断裂伸长率，增加了薄膜尺寸的稳定性。特别是将它添加到以淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖等亲水性多聚物分子物质为主要原料的成膜胶液中时，其对淀粉多糖等螺旋状生物多聚物分子链的锚定作用更为明显。

向制备可生物降解薄膜的成膜胶液中添加的不溶于水的无机化合物微粒数量越多，可生物降解薄膜的尺寸越稳定。然而，添加的无机化合物微粒越多或微粒的粒径越大，对薄膜的透明度影响也越大。本发明综合考虑可生物降解薄膜的断裂伸长率和透明性能，将无机化合物微粒的添加量控制在0.01～0.1克/毫升的优选范围，无机化合物微粒的平均粒径控制在0.01～0.2微米的较佳范围。这样不仅能稳定薄膜的尺寸，而且对薄膜的透明度基本没有影响。同时，考虑可生物降解薄膜的性价比，优选来源广泛、价格低廉的滑石粉、二氧化钛粉、高岭土粉或碳酸钙粉作为所添加的无机化合物微粒，可以进一步降低可生物降解薄膜的成本；而将无机化合物微粒用水湿润后再添加到成膜胶液中，有利于其分散均匀，确保可生物降解薄膜各部分的断裂伸长率一致，进一步增强可生物降解薄膜尺寸的稳定性。

                       具体实施方式

以下结合具体实施例进一步详细描述本发明所提出的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法。

实施例一：将5克平均颗粒直径为0.01微米的滑石粉，用温水润湿后，加入到500毫升的中国发明专利申请号99124932.1所介绍的魔芋生物降解薄膜的成膜胶液中，用搅拌器搅拌，使滑石粉均匀分散在成膜胶液内，经脱泡处理后制膜，测试结果表明所制得的魔芋生物降解薄膜的断裂伸长率小于200％。

实施例二：将30克平均颗粒直径为0.05微米的药用碳酸钙粉用50℃的热水润湿后，加入到500毫升的中国发明专利申请号99124936.4所介绍的可溶可食性包装膜的成膜胶液中，用搅拌器搅拌，使碳酸钙粉均匀分散在成膜胶液内，经脱泡处理后制膜，测试结果表明所制得的可溶可食性包装膜的断裂伸长率小于150％。

实施例三：将50克平均颗粒直径为0.1微米的二氧化钛粉用50℃的热水润湿后，加入到500毫升的中国发明专利申请号01106580.X所介绍的香芋生物降解薄膜的成膜胶液中，用搅拌器搅拌，使二氧化钛粉均匀分散在成膜胶液内，经脱泡处理后制膜，测试结果表明所制得的香芋生物降解薄膜的断裂伸长率小于100％。

实施例四：将40克平均颗粒直径为0.2微米的高岭土粉用50℃的热水润湿后，加入到500毫升的中国发明专利申请号02115776.6所介绍的淀粉生物降解薄膜的成膜胶液中，用搅拌器搅拌，使高岭土粉均匀分散在成膜胶液内，经脱泡处理后制膜，测试结果表明所制得的淀粉生物降解薄膜的断裂伸长率小于120％。

Claims (8)

1.一种增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：将平均粒径为0.01～0.4微米的不溶于水的无机化合物微粒添加到制备可生物降解薄膜的成膜胶液中，该无机化合物微粒与成膜胶液的重量体积比为0.01～0.3克/毫升，混合均匀使无机化合物微粒与成膜胶液中的生物多聚物分子链充分结合，经成膜后即可得到尺寸稳定的可生物降解薄膜。

2.根据权利要求1所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的无机化合物微粒的平均粒径为0.01～0.2微米，该无机化合物微粒与所说的成膜胶液的重量体积比为0.01～0.1克/毫升。

3.根据权利要求1所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的无机化合物微粒先用水湿润后再添加到制备可生物降解薄膜的成膜胶液中混合均匀。

4.根据权利要求1或2或3所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的无机化合物微粒是滑石粉、二氧化钛粉、高岭土粉或碳酸钙粉中的一种或一种以上的组合。

5.根据权利要求1或2或3所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的制备可生物降解薄膜的成膜胶液是以亲水性多聚物分子物质为主要原料的胶液。

6.根据权利要求4所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的制备可生物降解薄膜的成膜胶液是以亲水性多聚物分子物质为主要原料的胶液。

7.根据权利要求5所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的亲水性多聚物分子物质是淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖。

8.根据权利要求6所述的增强可生物降解薄膜尺寸稳定性的方法，其特征是：所说的亲水性多聚物分子物质是淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖。