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Abstract

本发明公开了一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，由以下重量份的原料制备制成：干基玉米淀粉64‑70、乙醇23‑26、一氯乙酸11‑15、二氧化硅14‑16、环氧氯丙烷0.08‑0.1、二甲基甲酰胺60‑80、海带多糖3‑4、甘油2‑4、柠檬酸三丁酯4‑6、抗氧化剂10100.2‑0.3、聚乙烯醇6‑8、85%乙醇溶液适量、去离子水适量；本发明制备的淀粉膜具有全降解性，可避免传统塑料对环境的污染，对土壤无危害，绿色环保，并且制备工艺简单，成本低，值得推广。

Description

一种可重复利用的可降解生物淀粉膜
技术领域
本发明涉及农用地膜技术领域，尤其涉及一种可重复利用的可降解生物淀粉膜。
背景技术
目前，地膜覆盖技术在农业中得到了广泛推广，应用到了小麦、水稻、玉米、大豆、高粱、棉花等作物的种植中，增产效果明显，由于现在大量使用的地膜是不可降解的高分子化合物，既不受微生物侵蚀，也不能自行分解。长此下去，必然会给后人带来难以解决的污染危害。因此，研究可降解地膜逐渐受到重视。淀粉是自然界丰富的可再生资源，它无毒无害，可完全生物降解，然而较差的力学性能与防水性能却限制了其应用。 其应用受到限制。淀粉是一种可再生资源，不仅来源广泛，价格低廉，且其制品在使用中具有优异的环保性能，废弃后能迅速降解，源于自然，回归自然。但是，由于淀粉是一种强极性的结晶性物质，分子内与分子间存在着大量的氢键，一般条件下热塑性差，难以加工成型，且所制得的产品存在着力学强度低、耐水性差和湿强度低等缺点，因此，如何提高淀粉材料的强度、韧性和防水性是淀粉类全生物降解材料能真正替代塑料原料的一个急需解决的问题。通过对淀粉改性，淀粉颗粒膨胀，结构发生变化，结晶度降低，具有一定的分子柔顺性，且成膜性好，与高分子树脂的相容性提高，这样大大的提高了淀粉地膜的性能，使其应用范围更广。
《疏水化改性淀粉/PVA生物降解塑料地膜的研究》一文中，作者以玉米淀粉为原料，经过羧甲基醚化、交联双改性，其中醚化温度为74.44℃，氢氧化钠/淀粉的摩尔比值1.85，醚化时间2.33h，乙醇浓度为84.65%，交联改性过程中，使用环氧氯丙烷作为交联剂，用量为0.05%，交联时间为1.0h，氢氧化钠用量为1.5%，然后得到热塑性较强的交联-羧甲基淀粉，再利用其与PVA共混，经过交联、增速、疏水化改性，膜的力学性能达到标准要求，吸水率大大降低，但是其综合性能还达不到实际使用的需要，需要对其进一步改性满足各种使用需求，以提高淀粉膜的机械性能、韧性、强度和其他属性，扩大应用范围。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可重复利用的可降解生物淀粉膜。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，由以下重量份的原料制备制成：干基玉米淀粉64-70、乙醇23-2一氯乙酸11-15、二氧化硅14-16、环氧氯丙烷0.08-0.1、二甲基甲酰胺60-80、海带多糖3-4、甘油2-4、柠檬酸三丁酯4-6、抗氧化剂10100.2-0.3、聚乙烯醇6-8、85%乙醇溶液适量、去离子水适量。
所述一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，由以下具体步骤制备制成：
(1)将干基玉米淀粉和6-10倍量的氢氧化钠混合均匀，转到反应釜中搅拌，转速为80-100r/min，在35℃下搅拌反应30min，将乙醇溶液和一氯乙酸混合均匀后，喷在淀粉表面继续搅拌10min，反应结束后，冷却至室温，然后用85%乙醇溶液洗涤上述改性淀粉并加入适量冰醋酸，调节pH为7.0，抽滤，继续用85%乙醇水溶液洗涤滤饼2-3次，然后在鼓风干燥机中50℃下干燥2-3h，粉碎、筛分过100目，得到羧甲基淀粉；
（2）将步骤（1）制备的羧甲基淀粉加到碱性溶液中调成粉浆，碱性溶液和羧甲基淀粉按照体积质量比ml:g1.5-2:1混合，然后置于70-80℃的恒温水浴锅中不断搅拌，将环氧氯丙烷溶解于适量碱液中，3-5min内全部滴入淀粉乳中，反应1-3h，反应完毕后用盐酸调节溶液的ph值至6-7，静置一段时间，洗涤，抽滤，置于干燥箱中在55℃干燥4h，制得交联-羧甲基淀粉；
（3）将二氧化硅加到2-3倍量的氯化亚砜中搅拌均匀，随后加入总量1/3的二甲基甲酰胺，在70℃下回流5-7h，反应结束后减压蒸馏，然后置于真空干燥箱中50℃下真空干燥备用；将制备得到的产物加到剩余二甲基甲酰胺中在超声4s间隔4s条件下，制成分散液，再加入海带多糖和1ml吡啶，控制温度在110-120℃，反应6-8h，反应结束后冷却至室温，离心分离，用去离子水洗涤数次后干燥得到二氧化硅接枝海带多糖；
（4）将步骤（2）制备的产物配置成浓度为38-48g/L的淀粉乳，加入步骤（3）制备的产物在95-100℃下搅拌30-40min，搅拌结束后加入其余剩余物质继续搅拌50-60min，再将混合乳液转移至均质器18000r/min均质5min，形成均匀的成膜液，然后将成膜液于0.09MPa真空度下脱气20min，流延成膜即可。
所述一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，所述碱性溶液是由氢氧化钠和氯化钠按照质量比2-3:1混合，然后用总重量3-4倍量的去离子水溶解搅拌均匀得到。
本发明的优点是：本发明利用玉米淀粉为原料，经过羧甲基醚化、交联双改性，制得改性的玉米淀粉，大大的增加了淀粉的表面基团，分子间存在强的化学键合作用，对流动产生的粘性阻力增大，表观黏度上升，阻碍了淀粉糊中直链分子间的重新排列和缔合，增加了淀粉低温分散系的保水性，大大减少了凝沉和凝胶倾向，并且提高了透光率和降低了亲水性，满足了农作物对光照的要求，以及提高了成膜的优良性和稳定性，多糖是具有特殊的长链螺旋分子结构，化学性质稳定，成膜性能较好，阻气性也优良，阻湿性能较差，本发明利用多糖本身成膜性能良好与淀粉混合相容性良好的优点作为二氧化硅的改性剂，显著提高了淀粉膜的抗拉强度、柔韧性、强度等特点，本发明制备的淀粉膜具有全降解性，可避免传统塑料对环境的污染，对土壤无危害，绿色环保，并且制备工艺简单，成本低，值得推广。
具体实施方式
一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，由以下重量份（公斤）的原料制备制成：干基玉米淀粉64、乙醇23、一氯乙酸11、二氧化硅14、环氧氯丙烷0.08、二甲基甲酰胺60、海带多糖3、甘油2、柠檬酸三丁酯4、抗氧化剂10100.2、聚乙烯醇6、85%乙醇溶液适量、去离子水适量。
所述一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，由以下具体步骤制备制成：
(1)将干基玉米淀粉和6倍量的氢氧化钠混合均匀，转到反应釜中搅拌，转速为80r/min，在35℃下搅拌反应30min，将乙醇溶液和一氯乙酸混合均匀后，喷在淀粉表面继续搅拌10min，反应结束后，冷却至室温，然后用85%乙醇溶液洗涤上述改性淀粉并加入适量冰醋酸，调节pH为7.0，抽滤，继续用85%乙醇水溶液洗涤滤饼2次，然后在鼓风干燥机中50℃下干燥2h，粉碎、筛分过100目，得到羧甲基淀粉；
（2）将步骤（1）制备的羧甲基淀粉加到碱性溶液中调成粉浆，碱性溶液和羧甲基淀粉按照体积质量比ml:g1.5:1混合，然后置于70℃的恒温水浴锅中不断搅拌，将环氧氯丙烷溶解于适量碱液中，3min内全部滴入淀粉乳中，反应1h，反应完毕后用盐酸调节溶液的ph值至6，静置一段时间，洗涤，抽滤，置于干燥箱中在55℃干燥4h，制得交联羧甲基淀粉；
（3）将二氧化硅加到2倍量的氯化亚砜中搅拌均匀，随后加入总量1/3的二甲基甲酰胺，在70℃下回流5h，反应结束后减压蒸馏，然后置于真空干燥箱中50℃下真空干燥备用；将制备得到的产物加到剩余二甲基甲酰胺中在超声4s间隔4s条件下，制成分散液，再加入海带多糖和1ml吡啶，控制温度在110℃，反应6h，反应结束后冷却至室温，离心分离，用去离子水洗涤数次后干燥得到二氧化硅接枝海带多糖；
（4）将步骤（2）制备的产物配置成浓度为38g/L的淀粉乳，加入步骤（3）制备的产物在95℃下搅拌30min，搅拌结束后加入其余剩余物质继续搅拌50min，再将混合乳液转移至均质器18000r/min均质5min，形成均匀的成膜液，然后将成膜液于0.09MPa真空度下脱气20min，流延成膜即可。
所述一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，所述碱性溶液是由氢氧化钠和氯化钠按照质量比2:1混合，然后用总重量3倍量的去离子水溶解搅拌均匀得到。
按照实施例的方法制备淀粉膜，对其进行性能测试，结果如下：
抗拉强度（MPa）：56.1；断裂伸长率（%）：378%；透光率（600nm，%）：72.4；水蒸气透过率（g.cm.cm-2.s-1.Pa-1）:1.80×10-12 ；吸水率（%）：2.6。

Claims (3)

1.一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，其特征在于，由以下重量份的原料制备制成：干基玉米淀粉64-70、乙醇23-26、一氯乙酸11-15、二氧化硅14-16、环氧氯丙烷0.08-0.1、二甲基甲酰胺60-80、海带多糖3-4、甘油2-4、柠檬酸三丁酯4-6、抗氧化剂10100.2-0.3、聚乙烯醇6-8、85%乙醇溶液适量、去离子水适量。
2.根据权利要求1所述一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，其特征在于，由以下具体步骤制备制成：
(1)将干基玉米淀粉和6-10倍量的氢氧化钠混合均匀，转到反应釜中搅拌，转速为80-100r/min，在35℃下搅拌反应30min，将乙醇溶液和一氯乙酸混合均匀后，喷在淀粉表面继续搅拌10min，反应结束后，冷却至室温，然后用85%乙醇溶液洗涤上述改性淀粉并加入适量冰醋酸，调节pH为7.0，抽滤，继续用85%乙醇水溶液洗涤滤饼2-3次，然后在鼓风干燥机中50℃下干燥2-3h，粉碎、筛分过100目，得到羧甲基淀粉；
（2）将步骤（1）制备的羧甲基淀粉加到碱性溶液中调成粉浆，碱性溶液和羧甲基淀粉按照体积质量比ml:g1.5-2:1混合，然后置于70-80℃的恒温水浴锅中不断搅拌，将环氧氯丙烷溶解于适量碱液中，3-5min内全部滴入淀粉乳中，反应1-3h，反应完毕后用盐酸调节溶液的ph值至6-7，静置一段时间，洗涤，抽滤，置于干燥箱中在55℃干燥4h，制得交联-羧甲基淀粉；
（3）将二氧化硅加到2-3倍量的氯化亚砜中搅拌均匀，随后加入总量1/3的二甲基甲酰胺，在70℃下回流5-7h，反应结束后减压蒸馏，然后置于真空干燥箱中50℃下真空干燥备用；将制备得到的产物加到剩余二甲基甲酰胺中在超声4s间隔4s条件下，制成分散液，再加入海带多糖和1ml吡啶，控制温度在110-120℃，反应6-8h，反应结束后冷却至室温，离心分离，用去离子水洗涤数次后干燥得到二氧化硅接枝海带多糖；
（4）将步骤（2）制备的产物配置成浓度为38-48g/L的淀粉乳，加入步骤（3）制备的产物在95-100℃下搅拌30-40min，搅拌结束后加入其余剩余物质继续搅拌50-60min，再将混合乳液转移至均质器18000r/min均质5min，形成均匀的成膜液，然后将成膜液于0.09MPa真空度下脱气20min，流延成膜即可。
3.根据权利要求2所述一种可重复利用的可降解生物淀粉膜，其特征在于，所述碱性溶液是由氢氧化钠和氯化钠按照质量比2-3:1混合，然后用总重量3-4倍量的去离子水溶解搅拌均匀得到。
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