一種改性淀粉可生物降解膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性淀粉可生物降解膜的制備方法，屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是以甘薯淀粉為原料，首先環(huán)氧聚丙烯作交聯(lián)劑進行交聯(lián)，得到交聯(lián)淀粉，然后再與醋酸酐進行酯化，得到交聯(lián)酯化淀粉，再向交聯(lián)酯化淀粉中加入去離子水、增強劑聚乙烯醇、耐水劑尿素、交聯(lián)劑乙二醛和增塑劑甘油，交聯(lián)酯化淀粉經(jīng)過溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)得到具有一定粘度的物質(zhì)，再將該物質(zhì)平鋪到聚酯片上，烘干，再將薄膜取下，得到一種改性淀粉可生物降解膜，本發(fā)明制備的薄膜具有良好的生物可降解性，對環(huán)境無污染、抗水性好、穩(wěn)定性高，并且耐水性好、機械強度高。
【專利說明】
一種改性淀粉可生物降解膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種改性淀粉可生物降解膜的制備方法，屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油資源的日益趨于緊張和人們對綠色環(huán)境問題越來越關(guān)注，塑料行業(yè)將材料研究的更多目光投向來源于天然可再生資源的原料。淀粉是地球上取之不盡、用之不竭的可再生資源，而且他們具有多種結(jié)構(gòu)，易于化學(xué)和物理修飾，同時具有生物降解性、生物相容性及安全性等優(yōu)點。開發(fā)和推廣可再生資源產(chǎn)品不僅有利于保護生態(tài)環(huán)境，而且有利于發(fā)展新農(nóng)作物和新化學(xué)技術(shù)以及促進農(nóng)業(yè)增長和增加就業(yè)機會，為發(fā)展中國家?guī)磔^大經(jīng)濟效益。
[0003]由于原淀粉材料的許多性能不能滿足實際應(yīng)用的要求，如吸水性強、脆性、強度低等，因此，需要采取物理、化學(xué)和生物化學(xué)方法，使淀粉的結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，產(chǎn)生特定的性能和用途。目前，我國生產(chǎn)的淀粉可降解材料多為不完全降解材料，僅僅是把淀粉作為一種填充劑或者添加型的光降解塑料，還沒有較為理想的完全生物降解材料的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對我國生產(chǎn)的淀粉可降解材料多為不完全降解材料，僅僅是把淀粉作為一種填充劑或者添加型的光降解塑料，還沒有較為理想的完全生物降解材料的現(xiàn)狀，提供了一種改性淀粉可生物降解膜的制備方法，本發(fā)明是以甘薯淀粉為原料，首先環(huán)氧聚丙烯作交聯(lián)劑進行交聯(lián)，得到交聯(lián)淀粉，然后再與醋酸酐進行酯化，得到交聯(lián)酯化淀粉，再向交聯(lián)酯化淀粉中加入去離子水、增強劑聚乙烯醇、耐水劑尿素、交聯(lián)劑乙二醛和增塑劑甘油，交聯(lián)酯化淀粉經(jīng)過溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)得到具有一定粘度的物質(zhì)，再將該物質(zhì)平鋪到聚酯片上，烘干，再將薄膜取下，得到一種改性淀粉可生物降解膜，本發(fā)明制備的薄膜具有良好的生物可降解性，對環(huán)境無污染、抗水性好、穩(wěn)定性高，并且耐水性好、機械強度高。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)稱取5?1g甘薯淀粉加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，控制溫度在65?75°C，向燒瓶中依次加入200?300mL去離子水、2?4g氯化鈉，磁力攪拌5?1min，混合均勻后，向燒瓶中加入0.5moI/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH為9.8?10.0，再向燒瓶中加入0.2?0.4g環(huán)氧氯丙烷，攪拌反應(yīng)4?5h，得到交聯(lián)淀粉；
(2 )向上述交聯(lián)淀粉中加入0.1?0.3g醋酸酐，水浴控制溫度在75?85 °C，攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為38%醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH為6.5?6.7，抽濾，得濾渣，將濾渣用去離子水洗滌3?5次，置于95?105°C烘箱內(nèi)干燥I?2h，得到交聯(lián)酯化淀粉；
(3)將上述交聯(lián)酯化淀粉加入到帶有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，依次加入0.2?0.4g聚乙烯醇、20?30mL甘油、200?300mL去離子水，水浴控制溫度在50?60 °C，攪拌I?2h，向燒瓶中依次加入5?7mL乙二醛、I?3g尿素，攪拌反應(yīng)2?3h，得到粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物；
(4)將上述粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物均勻的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在60?70°C下干燥12?14h，等平鋪膜無粘性時，取出聚酯片放置到空氣中自然冷卻至室溫，然后將薄膜剝離下來，即可得到一種改性淀粉可生物降解膜。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:將本發(fā)明制得的改性淀粉可生物降解膜用于農(nóng)用地膜，地膜廢棄后，將其埋入土壤中，每12?16d觀察一次改性淀粉可生物降解膜的降解程度，5?6個月后，降解了 40%以上，14?16個月可完全降解。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備的薄膜具有良好的生物可降解性，對環(huán)境無污染、抗水性好、穩(wěn)定性高并且耐水性好、機械強度高；
(2)本發(fā)明解決了僅僅是把淀粉作為一種填充劑或者添加型的光降解塑料的問題。
【具體實施方式】
[0008]首先稱取5?1g甘薯淀粉加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，控制溫度在65?75°C，向燒瓶中依次加入200?300mL去離子水、2?4g氯化鈉，磁力攪拌5?1min，混合均勾后，向燒瓶中加入0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH為9.8?10.0，再向燒瓶中加入0.2?0.4g環(huán)氧氯丙烷，攪拌反應(yīng)4?5h，得到交聯(lián)淀粉;向上述交聯(lián)淀粉中加入
0.1?0.3g醋酸酐，水浴控制溫度在75?85 0C，攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為38%醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH為6.5?6.7，抽濾，得濾渣，將濾渣用去離子水洗滌3?5次，置于95?105°C烘箱內(nèi)干燥I?2h，得到交聯(lián)酯化淀粉;將上述交聯(lián)酯化淀粉加入到帶有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，依次加入0.2?0.4g聚乙烯醇、20?30mL甘油、200?300mL去離子水，水浴控制溫度在50?60°C，攪拌I?2h，向燒瓶中依次加入5?7mL乙二醛、I?3g尿素，攪拌反應(yīng)2?3h，得到粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物;將上述粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物均勻的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在60?70°C下干燥12?14h，等平鋪膜無粘性時，取出聚酯片放置到空氣中自然冷卻至室溫，然后將薄膜剝離下來，即可得到一種改性淀粉可生物降解膜。
[0009]實例I
首先稱取5g甘薯淀粉加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，控制溫度在65°C，向燒瓶中依次加入200mL去離子水、2g氯化鈉，磁力攪拌5min，混合均勾后，向燒瓶中加入0.5moI/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH為9.8，再向燒瓶中加入0.2g環(huán)氧氯丙烷，攪拌反應(yīng)4h，得到交聯(lián)淀粉；向上述交聯(lián)淀粉中加入0.1g醋酸酐，水浴控制溫度在75°C，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為38%醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH為6.5，抽濾，得濾渣，將濾渣用去離子水洗滌3次，置于95°C烘箱內(nèi)干燥lh，得到交聯(lián)酯化淀粉;將上述交聯(lián)酯化淀粉加入到帶有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，依次加入0.2g聚乙烯醇、20mL甘油、200mL去離子水，水浴控制溫度在50°C，攪拌Ih，向燒瓶中依次加入5mL乙二醛、Ig尿素，攪拌反應(yīng)2h，得到粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物;將上述粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物均勻的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在60°C下干燥12h，等平鋪膜無粘性時，取出聚酯片放置到空氣中自然冷卻至室溫，然后將薄膜剝離下來，即可得到一種改性淀粉可生物降解膜。
[0010]將本發(fā)明制得的改性淀粉可生物降解膜用于農(nóng)用地膜，地膜廢棄后，將其埋入土壤中，每12d觀察一次改性淀粉可生物降解膜的降解程度，5個月后，降解了42%，16個月可完全降解。
[0011]實例2
首先稱取Sg甘薯淀粉加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，控制溫度在70°C，向燒瓶中依次加入250mL去離子水、3g氯化鈉，磁力攪拌8min，混合均勾后，向燒瓶中加入0.5mol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH為9.9，再向燒瓶中加入0.3g環(huán)氧氯丙烷，攪拌反應(yīng)4.5h，得到交聯(lián)淀粉；向上述交聯(lián)淀粉中加入0.2g醋酸酐，水浴控制溫度在80 0C，攪拌反應(yīng)2.5h，反應(yīng)結(jié)束向燒杯中加入質(zhì)量濃度為38%醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH為6.6，抽濾，得濾渣，將濾渣用去離子水洗滌4次，置于100°C烘箱內(nèi)干燥1.5h，得到交聯(lián)酯化淀粉;將上述交聯(lián)酯化淀粉加入到帶有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，依次加入0.3g聚乙烯醇、25mL甘油、250mL去離子水，水浴控制溫度在55°C，攪拌1.5h，向燒瓶中依次加入6mL乙二醛、2g尿素，攪拌反應(yīng)2.5h，粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物;將上述粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物均勻的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在65°C下干燥13h，等平鋪膜無粘性時，取出聚酯片放置到空氣中自然冷卻至室溫，然后將薄膜剝離下來，即可得到一種改性淀粉可生物降解膜。
[0012]將本發(fā)明制得的改性淀粉可生物降解膜用于農(nóng)用地膜，地膜廢棄后，將其埋入土壤中，每14d觀察一次改性淀粉可生物降解膜的降解程度，5.5個月后，降解了44%，15個月可完全降解。
[0013]實例3
首先稱取1g甘薯淀粉加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，控制溫度在7 5 °C，向燒瓶中依次加入3 O OmL去離子水、4 g氯化鈉，磁力攪拌I Om i η，混合均勾后，向燒瓶中加入0.5mo I /L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH為1.0，再向燒瓶中加入0.4g環(huán)氧氯丙烷，攪拌反應(yīng)5h，得到交聯(lián)淀粉；向上述交聯(lián)淀粉中加入0.3g醋酸酐，水浴控制溫度在85 0C，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為38%醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH為6.7，抽濾，得濾渣，將濾渣用去離子水洗滌5次，置于105°C烘箱內(nèi)干燥2h，得到交聯(lián)酯化淀粉;將上述交聯(lián)酯化淀粉加入到帶有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，依次加入0.4g聚乙烯醇、30mL甘油、300mL去離子水，水浴控制溫度在60 °C，攪拌2h，向燒瓶中依次加入7mL乙二醛、3g尿素，攪拌反應(yīng)3h，得到粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物;將上述粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物均勻的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在70°C下干燥14h，等平鋪膜無粘性時，取出聚酯片放置到空氣中自然冷卻至室溫，然后將薄膜剝離下來，即可得到一種改性淀粉可生物降解膜。
[0014]將本發(fā)明制得的改性淀粉可生物降解膜用于農(nóng)用地膜，地膜廢棄后，將其埋入土壤中，每16d觀察一次改性淀粉可生物降解膜的降解程度，6個月后，降解了50%，14個月可完全降解。
【主權(quán)項】
1.一種改性淀粉可生物降解膜的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取5?1g甘薯淀粉加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，控制溫度在65?75°C，向燒瓶中依次加入200?300mL去離子水、2?4g氯化鈉，磁力攪拌5?1min，混合均勻后，向燒瓶中加入0.5moI/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)pH為9.8?10.0，再向燒瓶中加入0.2?0.4g環(huán)氧氯丙烷，攪拌反應(yīng)4?5h，得到交聯(lián)淀粉； (2)向上述交聯(lián)淀粉中加入0.1?0.3g醋酸酐，水浴控制溫度在75?85°C，攪拌反應(yīng)2?3h，反應(yīng)結(jié)束，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為38%醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH為6.5?6.7，抽濾，得濾渣，將濾渣用去離子水洗滌3?5次，置于95?105°C烘箱內(nèi)干燥I?2h，得到交聯(lián)酯化淀粉； (3)將上述交聯(lián)酯化淀粉加入到帶有溫度計和攪拌裝置的三口燒瓶中，置于水浴鍋中，依次加入0.2?0.4g聚乙烯醇、20?30mL甘油、200?300mL去離子水，水浴控制溫度在50?.60°C，攪拌I?2h，向燒瓶中依次加入5?7mL乙二醛、I?3g尿素，攪拌反應(yīng)2?3h，得到粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物； (4)將上述粘度為1.2N/cm的反應(yīng)物均勻的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在60?70°C下干燥12?14h，等平鋪膜無粘性時，取出聚酯片放置到空氣中自然冷卻至室溫，然后將薄膜剝離下來，即可得到一種改性淀粉可生物降解膜。
【文檔編號】C08J3/24GK105968423SQ201610484009
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陳建峰, 孟浩影
【申請人】陳建峰