專利名稱：增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)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(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
隨著科技工作者對(duì)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(jīng)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。制備這些可生物降解薄膜的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)劑的作用結(jié)合在一起，形成立體大分子結(jié)構(gòu)。如中國發(fā)明專利申請(qǐng)?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(jié)構(gòu)；中國發(fā)明專利申請(qǐng)?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，交聯(lián)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(jié)在一起，形成香芋-聚乙烯醇交聯(lián)大分子結(jié)構(gòu)；中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?2115776.6所介紹的成膜膠液主料為淀粉改性產(chǎn)物，輔料為聚乙烯醇，交聯(lián)劑為戊二醛等，淀粉改性產(chǎn)物與聚乙烯醇通過戊二醛連結(jié)在一起，形成改性淀粉-聚乙烯醇交聯(lián)大分子結(jié)構(gòu)；還有文獻(xiàn)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(jīng)戊二醛交聯(lián)后形成明膠-聚乙烯吡咯烷酮立體大分子結(jié)構(gòu)。上述成膜膠液經(jīng)流涎法成膜后，薄膜的主要成份成為立體網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)，這種立體網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)之間的孔隙可以容納薄膜的輔助成份如增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、穩(wěn)定劑等。
薄膜的尺寸穩(wěn)定性取決于其斷裂伸長率。斷裂伸長率是表征薄膜機(jī)械力學(xué)特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它表示薄膜在拉力的作用下，發(fā)生斷裂時(shí)的尺寸變化情況，其數(shù)值等于薄膜斷裂時(shí)的長度與薄膜在拉伸前的長度之比。如果薄膜的斷裂伸長率過大，其在實(shí)際使用的過程中，會(huì)在外力作用下產(chǎn)生過大的變形，即尺寸不穩(wěn)定，使它們的應(yīng)用受到很大的限制。一般塑料薄膜的斷裂伸長率為150～200％，而上述可生物降解薄膜特別是以淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖為原料的可生物降解薄膜中的生物多聚物分子鏈?zhǔn)且月菪隣罱Y(jié)構(gòu)存在的，生物多聚物分子鏈之間借助其與薄膜中的水分子所形成的氫鍵相互連接在一起，交聯(lián)結(jié)合力較弱，維系薄膜結(jié)構(gòu)的氫鍵往往不足以抵抗外力的作用，容易引起生物多聚物螺旋狀分子鏈的螺距變大和分子鏈之間產(chǎn)生滑動(dòng)位移，使薄膜產(chǎn)生較大的變形，故這些可生物降解薄膜的斷裂伸長率很大，其數(shù)值可以高達(dá)400％。雖然可以借助于在制成的薄膜表面涂布覆膜劑或者通過調(diào)整成膜膠液中增塑劑添加量來增加可生物降解薄膜的尺寸穩(wěn)定性，但目前仍不足以生產(chǎn)出斷裂伸長率小于200％的可生物降解薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效減小可生物降解薄膜斷裂伸長率、增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明經(jīng)深入研究而提出的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，是將平均粒徑為0.01～0.4微米的不溶于水的無機(jī)化合物微粒添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，該無機(jī)化合物微粒與成膜膠液的重量體積比為0.01～0.3克/毫升，混合均勻使無機(jī)化合物微粒與成膜膠液中的生物多聚物分子鏈充分結(jié)合，經(jīng)成膜處理即可得到尺寸穩(wěn)定的可生物降解薄膜。
上述無機(jī)化合物微粒的平均粒徑可以優(yōu)選在0.01～0.2微米的范圍，該無機(jī)化合物微粒與成膜膠液的重量體積比可以優(yōu)選在0.01～0.1克/毫升的范圍。
上述無機(jī)化合物微粒最佳的添加方法是先用水將其濕潤，再添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，攪拌混合分散均勻。
上述無機(jī)化合物微粒可以優(yōu)選滑石粉、二氧化鈦粉、高嶺土粉或碳酸鈣粉中的一種或一種以上的組合。
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(zhì)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(diǎn)在于所選用不溶于水的無機(jī)化合物微粒對(duì)組成可生物降解薄膜的生物多聚物分子鏈具有極好的錨定作用，能有效控制可生物降解薄膜的斷裂伸長率。其基本原理如下不溶于水的無機(jī)化合物微粒遇水后形成水化微粒，后者通過氫鍵或其它非共價(jià)鍵同薄膜中的生物多聚物分子結(jié)合，形成以無機(jī)物微粒為結(jié)點(diǎn)、生物多聚物分子鏈為網(wǎng)線的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是一種更大的立體網(wǎng)絡(luò)大分子結(jié)構(gòu)，從而使生物多聚物分子鏈通過無機(jī)物微粒的交聯(lián)作用，不再容易在外力的拉伸作用下發(fā)生滑動(dòng)和伸長，有效地減小了薄膜的斷裂伸長率，增加了薄膜尺寸的穩(wěn)定性。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(zhì)為主要原料的成膜膠液中時(shí)，其對(duì)淀粉多糖等螺旋狀生物多聚物分子鏈的錨定作用更為明顯。
向制備可生物降解薄膜的成膜膠液中添加的不溶于水的無機(jī)化合物微粒數(shù)量越多，可生物降解薄膜的尺寸越穩(wěn)定。然而，添加的無機(jī)化合物微粒越多或微粒的粒徑越大，對(duì)薄膜的透明度影響也越大。本發(fā)明綜合考慮可生物降解薄膜的斷裂伸長率和透明性能，將無機(jī)化合物微粒的添加量控制在0.01～0.1克/毫升的優(yōu)選范圍，無機(jī)化合物微粒的平均粒徑控制在0.01～0.2微米的較佳范圍。這樣不僅能穩(wěn)定薄膜的尺寸，而且對(duì)薄膜的透明度基本沒有影響。同時(shí)，考慮可生物降解薄膜的性價(jià)比，優(yōu)選來源廣泛、價(jià)格低廉的滑石粉、二氧化鈦粉、高嶺土粉或碳酸鈣粉作為所添加的無機(jī)化合物微粒，可以進(jìn)一步降低可生物降解薄膜的成本；而將無機(jī)化合物微粒用水濕潤后再添加到成膜膠液中，有利于其分散均勻，確?？缮锝到獗∧じ鞑糠值臄嗔焉扉L率一致，進(jìn)一步增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明所提出的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法。
實(shí)施例一將5克平均顆粒直徑為0.01微米的滑石粉，用溫水潤濕后，加入到500毫升的中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?9124932.1所介紹的魔芋生物降解薄膜的成膜膠液中，用攪拌器攪拌，使滑石粉均勻分散在成膜膠液內(nèi)，經(jīng)脫泡處理后制膜，測試結(jié)果表明所制得的魔芋生物降解薄膜的斷裂伸長率小于200％。
實(shí)施例二將30克平均顆粒直徑為0.05微米的藥用碳酸鈣粉用50℃的熱水潤濕后，加入到500毫升的中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?9124936.4所介紹的可溶可食性包裝膜的成膜膠液中，用攪拌器攪拌，使碳酸鈣粉均勻分散在成膜膠液內(nèi)，經(jīng)脫泡處理后制膜，測試結(jié)果表明所制得的可溶可食性包裝膜的斷裂伸長率小于150％。
實(shí)施例三將50克平均顆粒直徑為0.1微米的二氧化鈦粉用50℃的熱水潤濕后，加入到500毫升的中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?1106580.X所介紹的香芋生物降解薄膜的成膜膠液中，用攪拌器攪拌，使二氧化鈦粉均勻分散在成膜膠液內(nèi)，經(jīng)脫泡處理后制膜，測試結(jié)果表明所制得的香芋生物降解薄膜的斷裂伸長率小于100％。
實(shí)施例四將40克平均顆粒直徑為0.2微米的高嶺土粉用50℃的熱水潤濕后，加入到500毫升的中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?2115776.6所介紹的淀粉生物降解薄膜的成膜膠液中，用攪拌器攪拌，使高嶺土粉均勻分散在成膜膠液內(nèi)，經(jīng)脫泡處理后制膜，測試結(jié)果表明所制得的淀粉生物降解薄膜的斷裂伸長率小于120％。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，其特征是將平均粒徑為0.01～0.4微米的不溶于水的無機(jī)化合物微粒添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，該無機(jī)化合物微粒與成膜膠液的重量體積比為0.01～0.3克/毫升，混合均勻使無機(jī)化合物微粒與成膜膠液中的生物多聚物分子鏈充分結(jié)合，經(jīng)成膜后即可得到尺寸穩(wěn)定的可生物降解薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，其特征是所說的無機(jī)化合物微粒的平均粒徑為0.01～0.2微米，該無機(jī)化合物微粒與所說的成膜膠液的重量體積比為0.01～0.1克/毫升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，其特征是所說的無機(jī)化合物微粒先用水濕潤后再添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中混合均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，其特征是所說的無機(jī)化合物微粒是滑石粉、二氧化鈦粉、高嶺土粉或碳酸鈣粉中的一種或一種以上的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，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(zhì)為主要原料的膠液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，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(zhì)為主要原料的膠液。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，其特征是所說的親水性多聚物分子物質(zhì)是淀粉多糖、香芋多糖、或魔芋葡苷聚糖。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增強(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，其特征是所說的親水性多聚物分子物質(zhì)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(qiáng)可生物降解薄膜尺寸穩(wěn)定性的方法，該方法是將平均粒徑為0.01～0.4微米的不溶于水的無機(jī)化合物微粒添加到制備可生物降解薄膜的成膜膠液中，無機(jī)化合物微粒與成膜膠液的重量體積比為0.01～0.3克/毫升，混合均勻使無機(jī)化合物微粒與成膜膠液中的生物多聚物分子鏈充分結(jié)合，經(jīng)成膜處理即可。由于該無機(jī)化合物微粒對(duì)組成可生物降解薄膜的生物多聚物分子鏈具有極好的錨定作用，能有效控制可生物降解薄膜的斷裂伸長率，故能增強(qiáng)可生物降解薄膜的尺寸穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C08K3/22GK1537885SQ0311896
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月17日
發(fā)明者劉永平, 馬輝文, 方墉, 涂建 申請(qǐng)人:武漢金寶生物環(huán)保科技有限公司