專利名稱：香芋生物全降解薄膜及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種香芋生物全降解薄膜及其制法。
以聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等為基料的塑料薄膜，目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。它給農(nóng)業(yè)帶來了豐收，也給人們的生活帶來便利。但是大量廢棄的塑料制品也作為垃圾進(jìn)入人類生活環(huán)境，造成環(huán)境污染；廢棄的農(nóng)用地膜年復(fù)一年地殘留在農(nóng)田中，破壞土壤的結(jié)構(gòu)，阻礙農(nóng)作物根系的發(fā)育，影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。另外，最近的報(bào)道證實(shí)，垃圾中的塑料制品在焚燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生致癌的有毒物質(zhì)二惡英等。大量研究證實(shí)，塑料廢棄物需70年以上才能逐步分解，這些廢棄塑料堆積在自然環(huán)境中，已經(jīng)對(duì)人類的生存造成了嚴(yán)重危害。因此，塑料的誕生雖然引起了一場(chǎng)“白色革命”，而塑料的使用卻造成二十世紀(jì)最大的公害“白色污染”。
本發(fā)明的目的就是提供一種既符合化學(xué)塑料的各種性能、又能被土壤中的微生物在較短時(shí)間內(nèi)完全降解的香芋生物全降解薄膜及其制法。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種香芋生物全降解薄膜，由5～89％的香芋多糖、1～85％的聚乙烯醇、0.002～0.005％的交聯(lián)劑和8～13％的水組成，所述百分比為重量百分比。
上述交聯(lián)劑可選用乙二醛、戊二醛或環(huán)氧丙烷。
本發(fā)明中的主料為香芋多糖。香芋多糖為含旦白質(zhì)支鏈的多糖，是一種高分子量的天然多糖，分子量可達(dá)幾十萬道爾頓，可被自然界微生物完全降解。香芋多糖具有三維空間結(jié)構(gòu)，糖鏈上具有親水的羥基，肽鏈上具有親水的氨基和羧基，因此，香芋多糖遇水溶脹而不溶解，形成穩(wěn)定的膠體，有很高的粘度，具有良好的成膜性。但是純粹的香芋多糖薄膜熱封性能以及機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度較差，因而沒有實(shí)用價(jià)值。為了彌補(bǔ)這些不足，本發(fā)明選用的輔料為聚乙烯醇。聚乙烯醇是化學(xué)合成的高分子化合物，具有親水性。實(shí)踐證明，聚乙烯醇能被自然界微生物快速完全分解，對(duì)人體無毒無害，現(xiàn)已被廣泛用于藥片外包衣和緩釋劑、食品添加劑等。適量的輔料通過交聯(lián)劑戊二醛與主料香芋多糖交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成膜后，其熱封性和機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度大幅提高，完全可滿足實(shí)用的要求。
本發(fā)明還提供了上述薄膜的制法，將香芋多糖與聚乙烯醇經(jīng)交聯(lián)劑混煉形成膠體后成膜即得
(1)先將鮮香芋去皮，切塊，加入少量水，磨漿。鮮香芋漿經(jīng)100℃水浴15分鐘，消去漿中澀口感，過100目網(wǎng)篩，得香芋多糖膠液，備用。
(2)取輔料聚乙烯醇，加入適量水，100℃水浴溶解，得輔料膠液，備用。
(3)香芋多糖膠液與輔料膠液按一定比例混合，加入適量交聯(lián)劑乙二醛或戊二醛，混勻，40℃下交聯(lián)24小時(shí)。得混合膠液。
(4)混合膠液減壓脫泡后，計(jì)量噴入飽和硫酸鈉溶液中成膜，經(jīng)雙向同時(shí)拉伸、水洗除鹽工序后，50℃烘干。
(5)烘干后的薄膜經(jīng)不同方式的表面處理，如羧醛化、浸噴食用蠟或噴涂聚丁酸丁二酯等，形成不同用途的薄膜。
本發(fā)明制成的香芋生物全降解薄膜具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)由于采用鮮香芋為主要成膜原料，因此，其成本比較低廉。
(2)由于采用鹽凝固法成膜，因此，工藝相對(duì)比較成熟、簡單。
(3)生產(chǎn)過程不選用易燃、易爆的有機(jī)溶劑，安全性好；生產(chǎn)本身對(duì)環(huán)境無污染。
(4)由于主料與輔料均采用生物可降解高分子材料，因此，產(chǎn)品能被自然界微生物快速完全降解。
(5)由于香芋生物全降解薄膜表面可采用不同表處理方式，因此，產(chǎn)品可適用于多個(gè)領(lǐng)域，如農(nóng)用地膜、農(nóng)用棚膜、工業(yè)包裝膜、食品及藥品包裝膜、購物袋及垃圾袋等。
實(shí)施例1．主料膠液的制備鮮香芋1600克，去皮，切塊，加入750毫升水，磨漿。鮮芋漿經(jīng)100℃水浴15分鐘。過100目網(wǎng)篩，40℃保溫備用。
2．輔料膠液的制備200克聚乙烯醇，加入1250毫升水，100℃水浴，直至聚乙烯醇全部溶解。40℃保溫備用。
3．混合膠液的制備上述主料膠液與輔料膠液充分混合，加入1.7毫升50％戊二醛溶液，充分混勻，40℃密封保溫24小時(shí)。也可用乙二醛或環(huán)氧丙烷等交聯(lián)劑代替戊二醛。
4．混合膠液過濾脫泡混合膠液在4kg/cm2條件下過100目網(wǎng)篩；在400～500毫米汞柱負(fù)壓下脫泡約2小時(shí)，直至脫泡完全。
5．成膜在3kg/cm2壓力下，混合膠液經(jīng)噴唇噴入PH12的飽和硫酸鈉溶液中成膜，噴膠量為180毫升/分鐘，噴膠線速度為1.8米/分鐘。
6．拉伸在成膜過程中，采用同時(shí)雙向(縱橫)拉伸工藝?yán)毂∧ぃ蛊淇v橫向分子整齊線性排列，提高薄膜縱橫向機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度以及薄膜的透光性。
7．洗膜用自來水洗滌薄膜多次，除去薄膜上的硫酸鈉。
8．烘干在鼓風(fēng)條件下，50℃烘干薄膜，使其結(jié)合水含量為8～13％。
9．表面處理根據(jù)用途不同，采用不同的表面處理方式對(duì)薄膜表面進(jìn)行處理，以減少薄膜表面的親水性。如羧醛化處理得到農(nóng)用棚膜；浸噴食用蠟得到藥品及食品包裝膜，此膜可溶于60℃以上熱水，可食；噴涂聚丁酸丁二酯得工業(yè)包裝膜或生活膜。
按上述方法，通過調(diào)整香芋、聚乙烯醇、交聯(lián)劑和水的用量可獲得本發(fā)明所述范圍內(nèi)的的不同組份含量的香芋生物全降解薄膜。
香芋生物全降解薄膜實(shí)施例理化性能指標(biāo)測(cè)定及普通塑料對(duì)比名稱 香芋生物全降解薄膜聚乙烯薄膜厚度(μm) 16～2525～30寬度(cm) 12～1412～14拉伸強(qiáng)度(MPa)縱向 38≥12橫向 3.5 ≥12撕裂強(qiáng)度(KN/m)縱向 3550橫向 7050熱封性合格 合格香芋生物全降解薄膜實(shí)施例衛(wèi)生指標(biāo)及急毒檢驗(yàn)指標(biāo)(湖北省衛(wèi)生防疫站檢測(cè))衛(wèi)生指標(biāo)砷(以As計(jì))＜0.01mg/kg鉛(以Pb計(jì))＜0.18mg/kg急毒檢驗(yàn)結(jié)論香芋生物全降解薄膜對(duì)兩種性別昆明小鼠經(jīng)口毒性，累計(jì)24小時(shí)內(nèi)攝食總量為13g/kg·bw，除有飽食感外，無其它異?，F(xiàn)象。按急性毒性分級(jí)，屬實(shí)際無毒級(jí)類物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種香芋生物全降解薄膜，由5～89％的香芋多糖、1～85％的聚乙烯醇、0.002～0.005％的交聯(lián)劑和8～13％的水組成，上述百分比均為重量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征是，交聯(lián)劑為乙二醛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征是，交聯(lián)劑為戊二醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜，其特征是，交聯(lián)劑為環(huán)氧丙烷。
5.一種權(quán)利要求1所述香芋生物全降解薄膜的制法，其特征是將香芋多糖水溶液與聚乙烯醇水溶液經(jīng)交聯(lián)劑混煉形成膠體，通過鹽凝固法成膜，再經(jīng)拉伸、洗滌、熱定型及表面處理制成薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種香芋生物全降解薄膜及其制法,將香芋多糖與聚乙烯醇經(jīng)交聯(lián)劑混煉形成膠體后成膜即得本發(fā)明所述薄膜,本發(fā)明具有無毒無害、生物全降解等特性,其機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度與普通薄膜性能相當(dāng)。因其表面處理方法不同,可用于多個(gè)方面,如農(nóng)用地膜、農(nóng)用棚膜、工業(yè)包裝膜、食品及藥品包裝膜、購物袋和垃圾袋等。
文檔編號(hào)C08L5/00GK1312317SQ01106580
公開日2001年9月12日 申請(qǐng)日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者劉永平, 馬輝文, 湯家芳, 鄭正炯 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)