本发明专利技术公开了一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，属于生物塑料膜材料技术领域。本发明专利技术将甘蔗渣粉碎，汽爆，过筛，得一次处理甘蔗渣，将一次处理甘蔗渣，沼液，蔗糖，水混合发酵，接着加入硝酸铁溶液，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，过滤，洗涤，干燥，得二次处理甘蔗渣，将二次处理甘蔗渣与正硅酸乙酯搅拌混合，过滤，干燥，逐级升温炭化，充氮高温反应，降温，高温高压水蒸汽反应，得改性甘蔗渣，将糊化淀粉，明胶，壳聚糖和植物精油混合，接着加入改性甘蔗渣，氧化镁，氧化锌，乳化剂，干性油和硝酸钙溶液，施加外磁场搅拌混合，流延成膜，刮膜，即得可降解的生物塑料膜。本发明专利技术提供的可降解的生物塑料膜具有优异的力学性能和防水性能。
【技术实现步骤摘要】
纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜及其加工工艺
本专利技术公开了一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜及其加工工艺，属于生物塑料膜材料
技术介绍
石油化工生产的塑料废物污染是世界环境难题。大部分塑料一次性消费使用后即被丢弃。迄今为止学术界认为，塑料产品由于物理化学结构稳定、在自然环境中可能数十至数百年不会被分解。因此开发可降解塑料具有十分重要的意义。淀粉基生物可降解塑料就是可降解塑料中有开发价值的一种。淀粉基生物可降解塑料是淀粉经过酯化改性后，其葡萄糖单元上的羟基被酯键取代，分子间的氢键作用被削弱，从而使得酯化淀粉具有热塑性、疏水性等优点，广泛的应用于纺织、造纸、降解塑料、水处理工业、医药、食品等。但是，目前普遍工艺均是进行化学改性酯化，不仅使用大量的化学试剂可能造成污染，而且步骤繁琐，能耗高。壳聚糖是自然界中唯一的碱性多糖，是由甲壳素经过脱乙酰化后得到的天然碳水化合物共聚物。壳聚糖分子间高度缠结，高脱乙酰化的壳聚糖分子中存在更多的晶体结构，分子刚性较强，使得其具有成膜性；壳聚糖能够在食品表面形成半透膜，具有一定的选择透过性，能够控制水分蒸发，具有阻隔性能；壳聚糖还可以通过影响细菌的新陈代谢，抑制细菌的生长；此外，壳聚糖还可以通过清除自由基，达到抗氧化的目的。壳聚糖具有生物相容性、生物可降解性、无毒无污染等诸多优点，使其成为制备食品包装膜的优良材料。尽管如此，壳聚糖膜仍存在着机械性能差、阻水性差等问题。目前的研究主要是通过改进壳聚糖包装膜的配方，提高壳聚糖食品包装膜性能。本文综述了近年来国内外研究者对壳聚糖膜的机械性能、阻隔性能、抗菌性能及抗氧化性能的研究进展，希望对未来的研究起到一定的参考作用
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，包括以下重量份数的原料：10～20份淀粉，8～10份明胶，1～2份壳聚糖，2～3份植物精油，100～120份水，8～10份甘蔗渣，0.1～0.2份氧化镁，0.1～0.2份氧化锌，3～5份乳化剂，2～3份干性油，2～3份硝酸钙溶液。所述淀粉为糯米淀粉，玉米淀粉，红薯淀粉或马铃薯淀粉中的任意一种。所述植物精油为迷迭香精油，薰衣草精油，玫瑰花精油或茉莉花精油中的任意一种。所述干性油为桐油，梓油或亚麻油中的任意一种。所述淀粉还可以为糊化淀粉；所述糊化淀粉包括以下重量份数的原料：10～20份淀粉，80～100份水，3～5份环氧氯丙烷，2～3份次氯酸钠。所述甘蔗渣还可以为改性甘蔗渣；所述改性甘蔗渣包括以下重量份数的原料：20～30份甘蔗渣，2～3份沼液，0.1～0.2份蔗糖30～50份水，5～8份硝酸铁溶液，40～60份正硅酸乙酯。所述纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜包括以下重量份数的原料：20份糊化淀粉，10份明胶，2份壳聚糖，3份植物精油，120份水，10份改性甘蔗渣，0.2份氧化镁，0.2份氧化锌，5份乳化剂，3份干性油，3份硝酸钙溶液。一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜的加工工艺，具体加工方法为：（1）甘蔗渣一次处理；（2）甘蔗渣二次处理；（3）甘蔗渣改性；（4）将淀粉与水混合，并加入环氧氯丙烷；（5）将步骤（4）所得物与次氯酸钠混合；（6）将步骤（5）所得物与水混合，加热糊化，得糊化淀粉；（7）混料，成型；（8）检测。所述纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜的具体加工步骤如下：（1）将甘蔗渣粉碎，汽爆，过筛，得一次处理甘蔗渣，经过汽爆粉碎，使得甘蔗渣得到进一步的细化；（2）将一次处理甘蔗渣，沼液，蔗糖，水混合发酵，接着加入硝酸铁溶液，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，过滤，洗涤，干燥至含水率为3～5%，得二次处理甘蔗渣，在此过程中，利用微生物产生的酶，分解甘蔗渣纤维中的有机质，使得纤维的渗透性能得到提升，接着，通过加入硝酸铁溶液，由于细菌表面细胞壁带负电荷，能够富集体系中的铁离子，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，使得富集在纤维中的铁离子沉淀，接着干燥至一定含水率，使得纤维仅内部含有水分；（3）将二次处理甘蔗渣与正硅酸乙酯搅拌混合，过滤，干燥，逐级升温炭化，充氮高温反应，降温，高温高压水蒸汽反应，得改性甘蔗渣，在此过程中，首先，二次处理甘蔗渣内部的水分能够与正硅酸乙酯反应，生成纳米二氧化硅，并沉积在纤维中，纳米二氧化硅的填充，使得体系的力学性能得到进一步的提升；其次，经过炭化，使得纤维中的氢氧化铁失水，随着体系温度继续升高，生成的氧化铁被体系中的炭质还原，再次，随着体系温度继续升高，炭化纤维中的单质碳，纳米二氧化硅和氮气反应，生成坚硬的氮化硅骨架，改性甘蔗渣添加到体系中，使得体系的力学性能得到进一步的提升；最后，炭化后的甘蔗渣经过高温高压水蒸汽处理，高温高压水蒸汽能够与纤维中的单质铁反应，生成具有磁性的四氧化三铁，在后期通过施加外磁场搅拌混合，在外加磁场的作用下，体系中的改性甘蔗渣能够良好的分散在体系中，从而使得产品的力学性能得到进一步的提升，在成型过程中，由于改性甘蔗渣纤维中存在含有磁性的四氧化三铁，能够使得改性甘蔗渣间相互吸引，在体系中形成改性甘蔗渣连接网络，连接网络的形成使得体系的力学性能得到进一步的提升；（4）将淀粉与水混合，并加入环氧氯丙烷，搅拌混合后，得交联淀粉混合物；（5）将交联淀粉混合物与次氯酸钠混合，搅拌混合后，抽滤，洗涤，得预处理淀粉；（6）将预处理淀粉与水混合，加热糊化，得糊化淀粉，改性糊化淀粉在制备过程中先进行预处理，在经过处理后，淀粉的溶解性减小，从而使产品的耐水性提高；（7）将糊化淀粉，明胶，壳聚糖，植物精油和水混合，接着加入改性甘蔗渣，氧化镁，氧化锌，乳化剂，干性油和硝酸钙溶液，施加外磁场搅拌混合，流延成膜，刮膜，即得纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，在此过程中，通过添加壳聚糖和植物精油，植物精油成分占据了壳聚糖骨架中的部分活性基团的位置，降低了壳聚糖分子中共价键的振动强度，同时，体系中可以与水形成亲水键的自由羟基团减少，使得体系的含水量降低，从而使得体系的防水性能得到进一步的提升。所述纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜的具体加工过程如下：（1）将甘蔗渣置于粉碎机中粉碎40～60min，得粉碎渣，接着将粉碎渣置于置于汽爆罐中，于汽爆压力为2.5～3.5MPa，温度为160～180℃条件下，保压时间为60～90s，打开出料阀瞬间泄压，过150目的筛，得一次处理甘蔗渣；（2）将一次处理甘蔗渣，沼液，蔗糖，水置于发酵釜中，于温度为30～35℃条件下，混合发酵3～5天，接着向发酵釜中加入质量分数为10～20%的硝酸铁溶液，于转速为400～600r/min条件下，接着向发酵釜中加入质量分数为20～30%的氢氧化钠溶液调节pH至8.1～8.3后，过滤，得1号滤渣，接着用冰醋酸将1号滤渣洗涤至洗涤液为中性，再将洗涤后的1号滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至含水率为3～5%，得二次处理甘蔗渣；（3）将二次处理甘蔗渣与正硅酸乙酯置于单口烧瓶中，于转速为400～600r/min条件下，搅拌混合40～60min后，过滤，得2号滤渣，接着将2号滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，其特征在于：包括以下重量份数的原料：10～20份淀粉，8～10份明胶，1～2份壳聚糖，2～3份植物精油，100～120份水，8～10份甘蔗渣，0.1～0.2份氧化镁，0.1～0.2份氧化锌，3～5份乳化剂，2～3份干性油，2～3份硝酸钙溶液。
【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，其特征在于：包括以下重量份数的原料：10～20份淀粉，8～10份明胶，1～2份壳聚糖，2～3份植物精油，100～120份水，8～10份甘蔗渣，0.1～0.2份氧化镁，0.1～0.2份氧化锌，3～5份乳化剂，2～3份干性油，2～3份硝酸钙溶液。2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，其特征在于：所述淀粉为糯米淀粉，玉米淀粉，红薯淀粉或马铃薯淀粉中的任意一种；所述植物精油为迷迭香精油，薰衣草精油，玫瑰花精油或茉莉花精油中的任意一种；所述干性油为桐油，梓油或亚麻油中的任意一种。3.根据权利要求2所述的一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，其特征在于：所述淀粉还可以为糊化淀粉；所述糊化淀粉是由淀粉，水，环氧氯丙烷，次氯酸钠处理后制得。4.根据权利要求3所述的一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，其特征在于：所述甘蔗渣还可以为改性甘蔗渣；所述改性甘蔗渣是由甘蔗渣，沼液，蔗糖，水，硝酸铁溶液，正硅酸乙酯改性后制得。5.根据权利要求4所述的一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜，其特征在于：所述可降解生物塑料膜包括以下重量份数的原料：20份糊化淀粉，10份明胶，2份壳聚糖，3份植物精油，120份水，10份改性甘蔗渣，0.2份氧化镁，0.2份氧化锌，5份乳化剂，3份干性油，3份硝酸钙溶液。6.一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜的加工工艺，其特征在于具体加工方法为：（1）甘蔗渣一次处理；（2）甘蔗渣二次处理；（3）甘蔗渣改性；（4）将淀粉与水混合，并加入环氧氯丙烷；（5）将步骤（4）所得物与次氯酸钠混合；（6）将步骤（5）所得物与水混合，加热糊化，得糊化淀粉；（7）混料，成型；（8）检测。7.根据权利要求6所述的一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜的加工工艺，其特征在于：所述可降解生物塑料膜的具体加工步骤如下：（1）将甘蔗渣粉碎，汽爆，过筛，得一次处理甘蔗渣；（2）将一次处理甘蔗渣，沼液，蔗糖，水混合发酵，接着加入硝酸铁溶液，接着加入氢氧化钠溶液调节pH，过滤，洗涤，干燥至含水率为3～5%，得二次处理甘蔗渣；（3）将二次处理甘蔗渣与正硅酸乙酯搅拌混合，过滤，干燥，逐级升温炭化，充氮高温反应，降温，高温高压水蒸汽反应，干燥，得改性甘蔗渣；（4）将淀粉与水混合，并加入环氧氯丙烷，搅拌混合后，得交联淀粉混合物；（5）将交联淀粉混合物与次氯酸钠混合，搅拌混合后，抽滤，洗涤，得预处理淀粉；（6）将预处理淀粉与水混合，加热糊化，得糊化淀粉；（7）将糊化淀粉，明胶，壳聚糖，植物精油和水混合，接着加入改性甘蔗渣，氧化镁，氧化锌，乳化剂，干性油和硝酸钙溶液，施加外磁场搅拌混合，流延成膜，干燥，刮膜，即得可降解生物塑料膜；（8）对产品进行性能检测。8.根据权利要求7所述的一种纳米二氧化硅增强的可降解生物塑料膜的加工工艺，其特征在于：所述可降解生物塑料膜的具体加工过程如下：（1）将甘蔗渣置于粉碎机中粉碎40～60min，得粉碎渣，接着将粉碎渣置于置于汽爆罐中，于汽爆压...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐树强，
申请(专利权)人：徐树强，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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