專利名稱：一種磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然高分子材料領(lǐng)域，涉及一種磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制備方法，也屬于環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(hù)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(jìn)農(nóng)業(yè)增長和增加就業(yè)機(jī)會，為發(fā)展中國家?guī)磔^大經(jīng)濟(jì)效益。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(qiáng)、脆性、強(qiáng)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
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種廢棄后很容易被微生物分解成二氧化碳和水、具有良好的生物降解性、對環(huán)境無污染、抗水性及產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性高、材料的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度較大的磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種磷酸酯淀粉可生物降解膜，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜各原料組分按照以下重量份混合組成淀粉25-40份，聚乙烯醇3-5份， 尿素1-5份，磷酸1-5份，乙二醛10-15份，3-5份FeCl3 ·6Η20，甘油8-10份，蒸餾水400-600 份。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磷酸酯淀粉可生物降解膜的制備方法，包括以下工藝步驟
a、在-30°C至_35°C下對淀粉進(jìn)行冷凍干燥處理，然后過40-60目篩；
b、將過篩后的25-40重量份淀粉與3-5重量份聚乙烯醇、1-5重量份尿素、1_5重量份磷酸、8-10重量份甘油一起加入容器中，用400-600重量份蒸餾水溶解；同時調(diào)節(jié)溫度到 60°C下，水浴加熱并磁力攪拌1-2小時；
c、攪拌1小時后，在上述容器中繼續(xù)加入10-15重量份乙二醛和3-5重量份 FeCl3 · 6H20，然后調(diào)節(jié)溫度到80°C下水浴加熱并磁力攪拌30分鐘；
d、淀粉經(jīng)過步驟a-c的溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)過程后，達(dá)到一定粘度，取出反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物呈膜狀均勻平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在50°C下干燥，當(dāng)平鋪膜無粘性時，取出聚酯
3片置空氣中自然冷卻，再將薄膜從聚酯片上剝離下來，即得磷酸酯淀粉可生物降解膜制品。優(yōu)選的，所述淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉的任意一種。上述磷酸酯淀粉可生物降解膜可用于可生物降解的綠色材料如一次性薄膜、食品包裝袋、農(nóng)林地膜等。本發(fā)明的優(yōu)點是
(1)本發(fā)明研制的磷酸酯淀粉可生物降解薄膜，主要是由淀粉、水、甘油制備，其廢棄后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，具有良好的生物降解性，對環(huán)境無污染，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)；
(2)本發(fā)明研制的交聯(lián)淀粉薄膜，經(jīng)復(fù)合增塑劑、交聯(lián)劑修飾后，薄膜的抗水性及產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性得到了一定程度的提高，科技含量高，具有創(chuàng)新性；
(3)本發(fā)明采用增塑劑和交聯(lián)劑改性淀粉原料，其材料的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度有較大程度提高；
(4)本發(fā)明研制的交聯(lián)淀粉可生物降解薄膜，其生產(chǎn)工藝簡單，易于工業(yè)操作；
(5)淀粉是一種可再生的天然高分子資源，與石油基餐具相比有著取之不盡用之不竭的優(yōu)點；
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不局限于下面的實施例。實施例1
選用市售優(yōu)質(zhì)玉米淀粉，采用冷凍干燥處理，然后過40目篩后。然后將過篩后的30g 樣品與4g聚乙烯醇、IOml甘油一起加入三口燒瓶中，用500ml蒸餾水溶解；同時調(diào)節(jié)溫度到60°C下，水浴加熱并磁力攪拌樣品。攪拌1小時后，在燒瓶中加入Hml乙二醛和 3. 2gFeCl3 · 6H20等試劑，然后調(diào)節(jié)溫度到80°C下水浴加熱并磁力攪拌30分鐘。淀粉經(jīng)過溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)過程后，達(dá)到一定粘度。取出反應(yīng)產(chǎn)物，均與的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在50°C下干燥，當(dāng)平鋪膜無粘性時，取出聚酯片置空氣中自然冷卻，再將薄膜剝離下來，密封放置備用。制得薄膜的力學(xué)性能、抗水性能見表1。實施例2
選用市售優(yōu)質(zhì)玉米淀粉，采用冷凍干燥處理，然后過40目篩后。然后將過篩后的30g 樣品與4g聚乙烯醇、2g尿素、2ml磷酸、IOml甘油一起加入三口燒瓶中，用500ml蒸餾水溶解；同時調(diào)節(jié)溫度到60°C下，水浴加熱并磁力攪拌樣品。攪拌1小時后，在燒瓶中加入Hml 乙二醛和3. 2gFeCl3 · 6H20等試劑，然后調(diào)節(jié)溫度到80°C下水浴加熱并磁力攪拌30分鐘。 淀粉經(jīng)過溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)過程后，達(dá)到一定粘度。取出反應(yīng)產(chǎn)物，均與的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在50°C下干燥，當(dāng)平鋪膜無粘性時，取出聚酯片置空氣中自然冷卻，再將薄膜剝離下來，密封放置備用。制得薄膜的力學(xué)性能、抗水性能見表1。實施例3
選用市售優(yōu)質(zhì)玉米淀粉，采用冷凍干燥處理，然后過40目篩后。然后將過篩后的30g 樣品與4g聚乙烯醇、4g尿素、細(xì)1磷酸、IOml甘油一起加入三口燒瓶中，用500ml蒸餾水溶解；同時調(diào)節(jié)溫度到60°C下，水浴加熱并磁力攪拌樣品。攪拌1小時后，在燒瓶中加入Hml 乙二醛和3. 2gFeCl3 · 6H20等試劑，然后調(diào)節(jié)溫度到80°C下水浴加熱并磁力攪拌30分鐘。 淀粉經(jīng)過溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)過程后，達(dá)到一定粘度。取出反應(yīng)產(chǎn)物，均與的平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在50°C下干燥，當(dāng)平鋪膜無粘性時，取出聚酯片置空氣中自然冷卻，再將薄膜剝離下來，密封放置備用。制得薄膜的力學(xué)性能、抗水性能見表1。上述實施例中的淀粉為市售產(chǎn)品，水為自來水，甘油為分析純。表1磷酸酯淀粉可生物降解膜性能對比
權(quán)利要求
1.一種磷酸酯淀粉可生物降解膜，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜的各原料組分按照以下重量份混合組成淀粉25-40份，聚乙烯醇3-5份，尿素1-5份，磷酸1_5份， 乙二醛 10-15 份，3-5 份 FeCl3 · 6H20,甘油 8-10 份，蒸餾水 400-600 份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸酯淀粉可生物降解膜，其特征在于，所述淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸酯淀粉可生物降解膜，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜可用于一次性薄膜、食品包裝袋或農(nóng)林地膜。
4.一種如權(quán)利要求1至3任一項所述的磷酸酯淀粉可生物降解膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下工藝步驟a、在_35°C至-30°C下對淀粉進(jìn)行冷凍干燥處理，然后過40-60目篩；b、將過篩后的25-40重量份淀粉與3-5重量份聚乙烯醇、1-5重量份尿素、1_5重量份磷酸、8-10重量份甘油一起加入容器中，用400-600重量份蒸餾水溶解；同時調(diào)節(jié)溫度到 60°C下，水浴加熱并磁力攪拌1-2小時；c、攪拌1小時后，在上述容器中繼續(xù)加入10-15重量份乙二醛和3-5重量份 FeCl3 · 6H20，然后調(diào)節(jié)溫度到80°C下水浴加熱并磁力攪拌30分鐘；d、淀粉經(jīng)過步驟a-c的溶脹、糊化、交聯(lián)反應(yīng)過程后，達(dá)到一定粘度，取出反應(yīng)產(chǎn)物，產(chǎn)物呈膜狀均勻平鋪在聚酯片上，放入烘箱中，在50°C下干燥，當(dāng)平鋪膜無粘性時，取出聚酯片置空氣中自然冷卻，再將薄膜從聚酯片上剝離下來，即得磷酸酯淀粉可生物降解膜制品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述淀粉為玉米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、紅薯淀粉的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述磷酸酯淀粉可生物降解膜可用于一次性薄膜、食品包裝袋或農(nóng)林地膜。
全文摘要
一種磷酸酯淀粉可生物降解膜及其制備方法，其特征是它包括淀粉、聚乙烯醇、乙二醛、尿素、磷酸、甘油組成；其中磷酸酯淀粉是由淀粉、乙二醛、磷酸、尿素、聚乙烯醇混合而成。本發(fā)明的優(yōu)點是淀粉經(jīng)過適量的改性交聯(lián)劑，極大提高了塑料的抗水性能；純淀粉的脆性太強(qiáng)，采用適量的增塑劑可以使薄膜的延展性增強(qiáng)，更適于工業(yè)化批量生產(chǎn)，并且可以通過調(diào)節(jié)磷酸和尿素的含量和增塑劑的用量得到不同力學(xué)性能的材料，科技含量高，具有創(chuàng)新性；其制備工藝采用常規(guī)塑料設(shè)備與方法，工藝簡單，易于操作；再者本發(fā)明是由市售淀粉經(jīng)改性和增塑后流延成型的，廢棄后很容易被微生物分解成二氧化碳和水，不污染環(huán)境；且淀粉是一種可再生的資源，取之不盡用之不竭。
文檔編號C08L29/04GK102504349SQ20111031635
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者何樂, 劉伯業(yè), 劉嶺, 劉昆侖, 布冠好, 張鵬龍, 徐衛(wèi)河, 李彥磊, 楊穎瑩, 王洪杰, 王紅娟, 郭東權(quán), 陳復(fù)生, 高艷秀 申請人:河南工業(yè)大學(xué)