CN114806049A - 生物可降解高分子膜及其制备方法 - Google Patents

生物可降解高分子膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了生物可降解高分子膜及其制备方法，涉及可降解高分子膜技术领域。由以下重量份的原料制成：淀粉6份‑10份；聚乙烯醇10份‑12份；多元醇3份‑10份；聚氯乙烯8份‑12份；纤维素2份‑6份；聚乳酸1份‑3份；塑化剂1份‑3份。更进一步的，所述淀粉选用玉米淀粉。更进一步的，所述多元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、D‑山梨醇或者肌醇，优选为乙二醇。本发明加工成膜原料由聚乙烯醇、多元醇、聚氯乙烯、纤维素、聚乳酸和塑化剂组成，采用的上述原料无毒无害，不仅生产成本低，而且了实现聚乙烯醇和淀粉的优势互补，缩短降解周期，提高了物理机械性能，另外通过对淀粉和乙二醇进行定量的加热混合。

Description

生物可降解高分子膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及可降解高分子膜技术领域，具体为生物可降解高分子膜及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展和社会的不断进步，人们对产品质量、外观要求大幅提升，包装行业迅速崛起，在四大包装材料(纸、塑料、玻璃、金属)中，塑料包装凭借其质轻便携、形式多样、易于密封等优势，用量远超其他三大类包装材料。本世纪初期，我国的塑料包装材料用量已达到5000万吨，2013年工业总产值达14000多亿元，成为仅次于美国的世界第二包装大国。然而，塑料包装在给人们日常生活带来便利的同时，也对环境造成了一定危害。塑料包装分类回收困难，在环境中难以降解会对地下水及土壤造成污染，综上，每年全国废塑料总量达3000万吨，所造成的环境压力不言而喻。
现有技术中常用的高分子膜材料主要有聚酸胺高分子膜、聚酸亚胺高分子膜、聚砜高分子膜、聚乙烯酸高分子膜等，现有技术中生产得到的可降解高分子膜具有物理机械性能较差等缺陷，为此，提出了一种生物可降解高分子膜及其制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供生物可降解高分子膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：生物可降解高分子膜及其制备方法，由以下重量份的原料制成：
淀粉6份-10份；
聚乙烯醇10份-12份；
多元醇3份-10份；
聚氯乙烯8份-12份；
纤维素2份-6份；
聚乳酸1份-3份；
塑化剂1份-3份。
更进一步的，所述淀粉选用玉米淀粉。
更进一步的，所述多元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、D-山梨醇或者肌醇，优选为乙二醇。
更进一步的，所述塑化剂选用邻苯二甲酸酯。
生物可降解高分子膜制备方法，其制作步骤如下：
S1、将淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇、聚乳酸、纤维素和聚氯乙烯同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模。
更进一步的，所述S1步骤中，搅拌机A搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为20-30min，搅拌速度为600-800r/min。
更进一步的，所述S2步骤中搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为20-30min。
更进一步的，所述S1步骤中淀粉的直径5-25um。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该生物可降解高分子膜及其制备方法，加工成膜原料由聚乙烯醇、多元醇、聚氯乙烯、纤维素、聚乳酸和塑化剂组成，采用的上述原料无毒无害，不仅生产成本低，而且了实现聚乙烯醇和淀粉的优势互补，缩短降解周期，提高了物理机械性能，另外通过对淀粉和乙二醇进行定量的加热混合，从而实现对淀粉的塑化并改性，进而进一步的改善其力学性能和加工性能，由此，本发明提出生物可降解高分子膜具有无毒无害、成本低，机械性能好、可完全降解和环境友好等优点，使用该生物可降解高分子膜能够有效缓解白色污染，并促进环保包装材料的市场化应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
生物可降解高分子膜，由以下重量份的原料制成：淀粉6份-10份、聚乙烯醇10份-12份、多元醇3份-10份、聚氯乙烯8份-12份、纤维素2份-6份、聚乳酸1份-3份和塑化剂1份-3份组成，其中，淀粉选用玉米淀粉，当然，淀粉可以为大豆淀粉、魔芋淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、荞麦淀粉中的至少一种，由此，上述淀粉均是天然的高分子材料，资源丰富、价格低廉，具有良好的生物相容性和降解性，多元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、D-山梨醇或者肌醇，优选为乙二醇，塑化剂选用邻苯二甲酸酯，采用的上述原料无毒无害，不仅生产成本低，而且了实现聚乙烯醇和淀粉的优势互补，缩短降解周期，提高了物理机械性能，另外通过对淀粉和乙二醇进行定量的加热混合，从而实现对淀粉的塑化，进而进一步的改善其力学性能和加工性能，由此，本发明提出生物可降解高分子膜具有无毒无害、成本低，机械性能好、可完全降解和环境友好等优点。
本方案中，淀粉可以选用6重量份、7重量份、8重量份、9重量份和10重量份；聚乙烯醇可以选用10重量份、11重量份和12重量份；多元醇可以选用3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份和10重量份；聚氯乙烯可以选用8重量份、9重量份、10重量份、11重量份和12重量份；纤维素可以选用2重量份、3重量份、4重量份、5重量份和6重量份；聚乳酸可以选用1重量份、2重量份和3份；塑化剂可以选用1重量份、2重量份和3重量份。
其制作步骤为，S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌机A搅拌温度为70℃，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，磁力搅拌机利用磁性物质同性相斥的特性，通过不断变换基座的两端的极性来推动磁性搅拌仔转动，使用该装置的优点是，罐内处于全封闭状态，从而减少外界物质混入，提高了准确性，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；S3、将聚乙烯醇、聚乳酸、纤维素和聚氯乙烯同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模，具体的，将混合胶体D的预聚体溶胶涂匀在可剥离的载体上，经过一个烘道的加热干燥，进而熔融塑化成膜层冷却下来后，从载体离型面上剥离下来卷取而成膜，其中，载体可以是钢带、涂布硅橡胶的离型纸或辊筒，然后经挥发去除溶剂成膜后，从水银面上捞起薄膜卷取而成。
实施例一：
原料组成：淀粉60g、聚乙烯醇110g、多元醇50g、聚氯乙烯110g、纤维素30g、聚乳酸20g、塑化剂20g及水500g。
其制作步骤如下：
S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌机A搅拌温度为70℃，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇和聚乳酸同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模，得到膜A。
实施例二：
原料组成：淀粉60g、聚乙烯醇110g、多元醇60g、聚氯乙烯110g、纤维素30g、聚乳酸20g、塑化剂20g及水500g。
其制作步骤如下：
S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌机A搅拌温度为70℃，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇和聚乳酸同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模，得到膜B。
实施例三：
原料组成：淀粉60g、聚乙烯醇110g、多元醇70g、聚氯乙烯110g、纤维素30g、聚乳酸20g、塑化剂20g及水500g。
其制作步骤如下：
S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌机A搅拌温度为70℃，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇和聚乳酸同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模，得到膜C。
实施例四：
原料组成：淀粉60g、聚乙烯醇110g、多元醇80g、聚氯乙烯110g、纤维素30g、聚乳酸20g、塑化剂20g及水500g。
其制作步骤如下：
S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌机A搅拌温度为70℃，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇和聚乳酸同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模，得到膜D。
实施例五：
原料组成：淀粉60g、聚乙烯醇110g、多元醇70g、聚氯乙烯110g、纤维素30g、聚乳酸20g、塑化剂20g及水500g。
其制作步骤如下：
S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇和聚乳酸同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模。
S1步骤中不进行加热，通过S5步骤得到膜E。
实施例六：
原料组成：淀粉60g、聚乙烯醇110g、多元醇80g、聚氯乙烯110g、纤维素30g、聚乳酸20g、塑化剂20g及水500g。
其制作步骤如下：
S1、将直径20um的淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，搅拌时间为25min，搅拌速度为700r/min，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为25min，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇和聚乳酸同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模。
S1步骤中不进行加热，通过S5步骤得到膜F。
实施例一至实施例六得到的膜A-膜F均采用GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能试验方法》测定制品的拉伸强度和断裂伸长率，控制测试的环境温度为26℃，相对湿度50％，试样宽度15mm，长度200mm的长条形试样，夹距60mm，拉伸速度50±5mm/min。
对比例一：
采用上述步骤但未添加乙二醇改性得到的薄膜与本实施例进行对比。
Figure BDA0003639759520000101
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 (8)

1.生物可降解高分子膜，其特征在于：由以下重量份的原料制成：淀粉6份-10份；
聚乙烯醇10份-12份；
多元醇3份-10份；
聚氯乙烯8份-12份；
纤维素2份-6份；
聚乳酸1份-3份；
塑化剂1份-3份。
2.根据权利要求1所述的生物可降解高分子膜，其特征在于：所述淀粉选用玉米淀粉。
3.根据权利要求1所述的生物可降解高分子膜，其特征在于：所述多元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、D-山梨醇或者肌醇，优选为乙二醇。
4.根据权利要求1所述的生物可降解高分子膜，其特征在于：所述塑化剂选用邻苯二甲酸酯。
5.生物可降解高分子膜制备方法，其特征在于：其制作步骤如下：
S1、将淀粉和乙二醇按照预定比例投放在搅拌机A中，进行边加热边混合搅拌，得到混合胶体A；
S2、将邻苯二甲酸酯和水按照预定比例依次注入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体B；
S3、将聚乙烯醇、聚乳酸、纤维素和聚氯乙烯同时加入到搅拌机B中进行搅拌，充分搅拌后，得到混合液体C；
S4、将混合液体C注入到搅拌机A中，边加热边混合搅拌，得到混合胶体D；
S5、将混合胶体D通过溶剂流延法进行加热干燥及脱模。
6.根据权利要求5所述的生物可降解高分子膜制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，搅拌机A搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为20-30min，搅拌速度为600-800r/min。
7.根据权利要求5所述的生物可降解高分子膜制备方法，其特征在于：所述S2步骤中搅拌机B为磁力搅拌机，搅拌时间为20-30min。
8.根据权利要求5所述的生物可降解高分子膜制备方法，其特征在于：所述S1步骤中淀粉的直径5-25um。
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