專利名稱：增強可生物降解薄膜塑性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改良可生物降解薄膜性能的方法，具體地指一種增強可生物降解薄膜塑性的方法。
背景技術：
隨著科技工作者對環(huán)保型生物降解材料的研究和利用的不斷深入，人們已經開發(fā)出了為數(shù)眾多的由不同生物降解材料制成的薄膜。這些可生物降解薄膜的成膜膠液一般由多元化生物材料組成，包括主料、輔料、混煉劑、增塑劑等。主料與輔料通過交聯(lián)劑結合在一起，形成立體大分子結構。如中國發(fā)明專利申請?zhí)?9124932.1和99124936.4所介紹的成膜膠液主料為魔芋葡甘聚糖，輔料為聚乙烯醇，交聯(lián)劑為戊二醛，魔芋葡甘聚糖與聚乙烯醇通過戊二醛交聯(lián)在一起，形成葡甘聚糖-聚乙烯醇交聯(lián)大分子結構；中國發(fā)明專利申請?zhí)?1106580.X所介紹的成膜膠液主料為香芋多糖，輔料為聚乙烯醇，混煉劑為乙二醛或環(huán)氧丙烷，香芋多糖與聚乙烯醇通過乙二醛或環(huán)氧丙烷連結在一起，形成香芋-聚乙烯醇交聯(lián)大分子結構；中國發(fā)明專利申請?zhí)?2115776.6所介紹的成膜膠液主料為淀粉改性產物，輔料為聚乙烯醇，混煉劑為戊二醛等，淀粉改性產物與聚乙烯醇通過戊二醛連結在一起，形成改性淀粉-聚乙烯醇交聯(lián)大分子結構；還有文獻介紹的成膜膠液主料為明膠，輔料為聚乙烯吡咯烷酮，混煉劑為戊二醛，明膠與聚乙烯吡咯烷酮經戊二醛交聯(lián)后形成明膠-聚乙烯吡咯烷酮立體大分子結構。上述成膜膠液經流涎法成膜后，薄膜的主要成份成為立體網狀大分子結構，這種立體網狀大分子結構之間的孔隙可以容納薄膜的輔助成份如增塑劑、補強劑、穩(wěn)定劑等。
增塑劑也是可生物降解薄膜中一種不可或缺的成份，其作用就是增加薄膜的柔軟性，防止薄膜硬化、脆裂。增塑劑的種類很多，目前用于各種薄膜中的增塑劑大致可以分為兩類即疏水性增塑劑和親水性增塑劑。這些增塑劑大都是化學合成的酯類化合物如鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二庚酯、鄰苯二甲酸二辛酯、乙二酸二辛酯、磷酸三丁酯等，少數(shù)是天然產物如環(huán)氧大豆油等，也有是多元醇類如聚乙二醇、丙三醇、聚丙二醇等。其中鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二庚酯、鄰苯二甲酸二辛酯、乙二酸二辛酯、環(huán)氧大豆油為疏水性增塑劑，而磷酸三丁酯、多元醇類化合物為親水性增塑劑。在可生物降解薄膜的成膜膠液中主要添加的是磷酸三丁酯、多元醇類親水性增塑劑。此類親水性增塑劑對可生物降解薄膜的增塑原理是其含有多個羥基或羧基，具有很強的結合水分子的能力，且與水分子結合后可以很快滲入到成膜膠液里的立體網狀大分子孔隙中，并以氫鍵的形式與這些立體網狀大分子牢固地結合在一起，可以長期保持薄膜柔軟性所需的正常含水量，從而起到增塑的作用。如在聚乙烯醇薄膜的制備過程中，在聚乙烯醇成膜膠液中加入3％的聚乙二醇，然后通過流涎鹽浴凝固法成膜，薄膜成型后，聚乙二醇結合部分水分子滲入到聚乙烯醇網狀高分子孔隙中，使所制得的降解薄膜可以長時間保持正常的含水量，薄膜不硬化、不脆裂，有柔韌性?？缮锝到獗∧ぶ械暮繉S持薄膜的柔軟性，防止薄膜脆硬及龜裂至關重要。
但是從經濟學的角度來看，上述增塑劑都有一個共同的弊端，就是價格十分昂貴，使用后會大幅度增加薄膜的成本。特別是在可生物降解薄膜的制備中一般都采用親水性增塑劑，而那些親水性增塑劑往往比疏水性增塑劑的價格更加昂貴。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種增強可生物降解薄膜塑性的方法，使經過該方法處理的可生物降解薄膜在保持其降解性能不變的前提下，還具有良好的塑性，而且成本非常低廉。
為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明經深入研究而提出的增強可生物降解薄膜塑性的方法，是將淀粉寡糖或淀粉寡糖的水溶液添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的1～10％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，經成膜處理即可得到塑性良好的可生物降解薄膜。
上述淀粉寡糖是重量濃度為1～50％的淀粉水乳液在多糖水解酶的作用下，水解至淀粉完全成為2～20個葡萄糖殘基鏈長混合物的寡糖。多糖水解酶優(yōu)選α-淀粉酶、β-葡糖淀粉酶、右旋葡萄糖苷酶或糖化酶中的一種，其中選用α-淀粉酶時水解溫度控制在1～100℃，選用β-葡糖淀粉酶、右旋葡萄糖苷酶或糖化酶時水解溫度控制在1～65℃。
上述制備可生物降解薄膜的成膜膠液是以親水性多聚物分子物質為主要原料的膠液。最好采用以淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖為主要原料的膠液。
本發(fā)明的優(yōu)點在于所選用的淀粉寡糖是將天然產品淀粉的分子鏈變短而成的改性產物，特別是淀粉經多糖水解酶水解而成的2～20個葡萄糖殘基鏈長的混合物，該混合物本身含有很多的羥基，具有極強的親水性，可以與水分子以氫鍵形式結合，形成淀粉寡糖水合物。將其作為增塑劑添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中后，淀粉寡糖水合物會與成膜膠液中的立體網狀大分子通過氫鍵牢固地結合在一起。因此，在成膜過程中，即使成膜膠液流涎在飽和鹽溶液中，淀粉寡糖水合物也不會從立體網狀大分子的孔隙中流失。立體網狀分子形成薄膜后，淀粉寡糖水合物更是永遠牢固駐留在立體網狀分子的孔隙中。由于淀粉寡糖水合物的高吸濕性和高保水性，所結合的水分子很難從薄膜內揮發(fā)出來，從而可確?？缮锝到獗∧ぶ械乃葜亓亢块L期穩(wěn)定在7～13％的正常范圍內，大幅增強可生物降解薄膜的塑性，使其質地柔軟柔韌，不會因失水而干脆、硬化或龜裂。
同時，由于淀粉寡糖是天然產品淀粉的水解產物，可被自然界的微生物快速完全分解，采用它作為增塑劑對可生物降解薄膜的降解性能沒有任何不良影響。特別是將它添加到以淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖等親水性多聚物分子物質為主要原料的成膜膠液中時，不僅所產生出薄膜的塑性良好，而且薄膜被環(huán)境中微生物快速完全分解的性能絲毫沒有下降。經試驗表明淀粉寡糖作為增塑劑的增塑效果同丙三醇、聚乙二醇或聚丙二醇相當，但其可以提高可生物降解薄膜中的淀粉含量，大幅降低可生物降解薄膜的成本。
具體實施例方式
以下結合具體實施例進一步詳細描述本發(fā)明所提出的增強可生物降解薄膜塑性的方法。
實施例一用水將淀粉配制成重量濃度30％的乳液，加入適量的α-淀粉酶，在90～100℃的條件下水解，直至儀器檢測到淀粉被完全降解成2～20個葡萄糖殘基鏈長混合物的寡糖為止。然后通過降溫終止水解反應，經過干燥處理除去大部分水份，使水解產物的殘留水份控制在10～15％的范圍。再將所獲得的淀粉寡糖水溶液添加到中國發(fā)明專利申請?zhí)?9124932.1所介紹的魔芋生物降解薄膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的5％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，最后采用流涎鹽浴凝固法成膜，經拉伸、定型轉繞、涂覆防水劑等成膜后處理工藝，即可得到塑性良好的可生物魔芋降解薄膜。
實施例二用水將淀粉配制成重量濃度40％的乳液，加入適量的β-葡糖淀粉酶，在55～65℃的條件下水解，直至儀器檢測到淀粉被完全降解成2～20個葡萄糖殘基鏈長混合物的寡糖為止。然后通過降溫終止水解反應，經過干燥處理除去大部分水份，使水解產物的殘留水份控制在10～15％的范圍。再將所獲得的淀粉寡糖水溶液添加到中國發(fā)明專利申請?zhí)?9124936.4所介紹的可溶可食性包裝膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的1％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，最后采用流涎鹽浴凝固法成膜，經拉伸、定型轉繞、涂覆防水劑等成膜后處理工藝，即可得到塑性良好的可溶可食性包裝膜。
實施例三用水將淀粉配制成重量濃度10％的乳液，加入適量的右旋葡萄糖苷酶，在35～40℃的條件下水解，直至儀器檢測到淀粉被完全降解成2～20個葡萄糖殘基鏈長混合物的寡糖為止。然后通過降溫終止水解反應，經過干燥處理除去大部分水份，使水解產物的殘留水份控制在10～15％的范圍。再將所獲得的淀粉寡糖水溶液添加到中國發(fā)明專利申請?zhí)?1106580.X所介紹的香芋生物降解薄膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的8％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，最后采用流涎干燥法成膜，經拉伸、定型轉繞、涂覆防水劑等成膜后處理工藝，即可得到塑性良好的可溶可食性包裝膜。
實施例四用水將淀粉配制成重量濃度25％的乳液，加入適量的糖化酶，在40～45℃的條件下水解，直至儀器檢測到淀粉被完全降解成2～20個葡萄糖殘基鏈長混合物的寡糖為止。然后通過降溫終止水解反應，經過干燥處理除去大部分水份，使水解產物的殘留水份控制在10～15％的范圍。再將所獲得的淀粉寡糖水溶液添加到中國發(fā)明專利申請?zhí)?2115776.6所介紹的淀粉生物降解薄膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的10％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，最后采用流涎干燥法成膜，經拉伸、定型轉繞、涂覆防水劑等成膜后處理工藝，即可得到塑性良好的淀粉生物降解薄膜。
權利要求
1.一種增強可生物降解薄膜塑性的方法，其特征是將淀粉寡糖或淀粉寡糖的水溶液添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的1～10％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，經成膜處理即可得到塑性良好的可生物降解薄膜。
2.根據權利要求1所述的增強可生物降解薄膜塑性的方法，其特征是所說的淀粉寡糖是重量濃度為1～50％的淀粉水乳液在多糖水解酶的作用下，水解至淀粉完全成為2～20個葡萄糖殘基鏈長混合物的寡糖。
3.根據權利要求2所述的增強可生物降解薄膜塑性的方法，其特征是所說的多糖水解酶選用α-淀粉酶、β-葡糖淀粉酶、右旋葡萄糖苷酶或糖化酶中的一種，其中選用α-淀粉酶時水解溫度控制在1～100℃，選用β-葡糖淀粉酶、右旋葡萄糖苷酶或糖化酶時水解溫度控制在1～65℃。
4..根據權利要求1或2或3所述的增強可生物降解薄膜塑性的方法，其特征是所說的制備可生物降解薄膜的成膜膠液是以親水性多聚物分子物質為主要原料的膠液。
5.根據權利要求4所述的增強可生物降解薄膜塑性的方法，其特征是所說的親水性多聚物分子物質是淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增強可生物降解薄膜塑性的方法，該方法是將淀粉寡糖或淀粉寡糖的水溶液添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，其添加量按淀粉寡糖干物質計算為成膜膠液中固形物總重量的1～10％，混合均勻使淀粉寡糖及其所結合的水分子充分滲入到成膜膠液立體網狀大分子的孔隙中，經成膜處理即可。該方法利用淀粉寡糖的高吸濕吸水性能使可生物降解薄膜中的水份長期保持在正常范圍，防止其因失水而干燥龜裂，經該方法處理后的可生物降解薄膜具有良好的塑性，柔軟柔韌，而且可以提高薄膜中的淀粉含量，大幅降低可生物降解薄膜的成本。
文檔編號C08L3/02GK1537886SQ0311896
公開日2004年10月20日 申請日期2003年4月17日 優(yōu)先權日2003年4月17日
發(fā)明者劉永平, 馬輝文, 方墉, 涂建 申請人:武漢金寶生物環(huán)?？萍加邢薰?br>