一种多功能薄膜的制备方法技术

一种多功能薄膜的制备方法，它涉及薄膜的制备方法。本发明专利技术要解决现有地膜因壳聚糖添加量较少导致地膜降解速度慢、降解不充分，成膜性、通透性及保湿性较低的问题，解决现有地膜中氧化石墨烯存在片层团聚和堆叠影响薄膜性能，且氧化石墨烯易溶于水，容易与其他物质发生反应的问题，解决现有地膜中加入添加微量元素后力学性能下降的问题，解决现有PVA地膜无法达到PE地膜性能水平的问题。一、膜液的制备；二、成膜。本发明专利技术用于多功能薄膜的制备。本发明专利技术用于多功能薄膜的制备。本发明专利技术用于多功能薄膜的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能薄膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]20世纪中旬，随着塑料工业的发展，日本和欧美的一些国家将塑料薄膜应用于农业生产中。我国于20世纪70年代开始研究此类工艺，80年代正式应用于农业生产，并且后来居上，于1985年地膜覆盖面积跃居世界第一。目前在全国31个省市自治区普及和应用，用于粮、棉、油、菜、瓜果、烟、糖、药、麻、茶、林等40多种农作物上，使作物普遍增产30％～50％，增值40％～60％，深受广大农民的欢迎。塑料薄膜主要可以抑制杂草、提高地表温度、减少水分蒸发，防治害虫从而减少农药使用，对于扩大作物的适作区有着重要的影响。然而如今广泛应用的地膜基本均为石油基薄膜，在农田中难以降解，且在自然因素下容易老化破碎，难以回收，从而导致地里还有很多残留的细小碎膜，而残膜一旦积累到一定程度，这些地膜碎片可在土壤中形成阻隔层，使土壤中的水、气、肥等流动受阻，造成土壤结构板结，严重危害生态环境，造成白色污染，导致作物减产甚至土地无法耕种。另外，大部分地膜无人收集，农民一般采用焚烧处理，这又会产生有害气体。因此对于可降解薄膜的需求更加迫切。
[0003]壳聚糖可由甲壳素制成，它具有良好的成膜性、可降解性及生物相容性等优点，是一种较为理想的高分子材料。又由于壳聚糖的表面带有丰富的氨基，所以壳聚糖还具有抗菌性，这也是目前壳聚糖在种植业中的一个用途来源。并且壳聚糖还可以作为一种金属离子吸附剂，对Cu
2+
、Ni
2+
、Co
2+r/>都有一定的吸附率，用在地膜上有降低土壤中重金属离子的效果。而甲壳素广泛存在于自然界中。甲壳素在自然界中的存储量仅次于纤维素，是第二大天然高分子，每年甲壳素生物合成的量约有100亿吨，是一种可循环的再生资源。
[0004]壳聚糖的成膜性好、原料广泛、成本较低，若利用其制备地膜会带来增加生物可降解性和抗菌活性的益处，但现有很少以壳聚糖作为地膜的主要成分进行研究，由于壳聚糖膜质脆、机械性能较差，其多作为改性剂添加，添加量较少，含量仅为1％～5％，导致地膜降解速度慢、降解不充分，成膜性、通透性及保湿性较低。且现有地膜制备因为价格因素常采用多层的氧化石墨烯，氧化石墨烯存在片层团聚和堆叠的问题，导致了氧化石墨烯有效比表面积降低以及力学性能的下降，且氧化石墨烯表面含有的氧化官能团使得惰性的石墨烯表面变得很活泼，易溶于水，容易与其他物质发生反应。对于现有地膜领域来说，很少有人关注地膜覆盖导致覆盖土壤底层交换性微量元素降低的问题，而在地膜中添加微量元素可解决这一问题，但微量元素的加入却会导致地膜力学性能下降。PVA地膜可降解，但其保温保湿和力学性能无法达到PE地膜的性能水平。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决现有地膜因壳聚糖添加量较少导致地膜降解速度慢、降解不充分，成膜性、通透性及保湿性较低的问题，解决现有地膜中氧化石墨烯存在片层团聚和堆叠影响薄膜性能，且氧化石墨烯易溶于水，容易与其他物质发生反应的问题，解决现有地膜中加
入添加微量元素后力学性能下降的问题，解决现有PVA地膜无法达到PE地膜性能水平的问题，而提供一种多功能薄膜的制备方法。
[0006]一种多功能薄膜的制备方法，它是按以下步骤进行的：
[0007]一、膜液的制备：
[0008]①
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，将聚乙烯醇粉末放入蒸馏水中，搅拌10min～30min，得到溶液A；所述的聚乙烯醇粉末的质量与蒸馏水的体积比为1g:(80～85)mL；
[0009]②
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，向溶液A中加入壳聚糖粉末，继续搅拌5min～15min，得到溶液B；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末与壳聚糖粉末的质量比为1:(0.5～4)；
[0010]③
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，向溶液B中滴加冰醋酸，继续搅拌5min～15min，得到溶液C；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的质量与冰醋酸的体积比为1g:(5～6)mL；
[0011]④
、将硫酸锰和氧化石墨烯加入到去离子水中，然后在超声波清洗机中超声0.5h～2h，超声后置于磁力搅拌器下，在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，滴加浓度为0.1mol/L～0.2mol/L的高锰酸钾溶液，得到二氧化锰/氧化石墨烯溶液；所述的去离子水的体积与氧化石墨烯的质量比为(90～110)mL:30mg；所述的氧化石墨烯与硫酸锰的质量比为1:(8～9)；所述的硫酸锰与高锰酸钾溶液中高锰酸钾的摩尔比为3:2；
[0012]⑤
、在温度为50℃～90℃的条件下，将溶液C加入到二氧化锰/氧化石墨烯溶液中，并将温度由50℃～90℃升温至100℃～120℃，在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为100℃～120℃的条件下，继续搅拌10min～30min，得到溶液E；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末与二氧化锰/石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为1:(0.005～0.025)；
[0013]⑥
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为100℃～120℃的条件下，以0.5mL/s～2mL/s的速度，向溶液E中滴加甘油，继续搅拌5min～15min，最后停止加热，得到溶液F；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的质量与甘油的体积比为1g:(8～9)mL；
[0014]⑦
、在搅拌速度为20rpm～40rpm的条件下，以0.5mL/s～1mL/s的速度，向溶液F中加入无水乙醇至液面气泡恰好消失，搅拌10min～20min，搅拌后静置20min～40min消泡，得到膜液；
[0015]二、成膜：
[0016]将膜液涂覆于基底上，静置晾干，即完成多功能薄膜的制备方法。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术提出了一种壳聚糖/氧化石墨烯/二氧化锰/甘油的多功能薄膜的制备方法，本专利技术地膜复合农用地膜强度要求，并具有低成本、可降解、抑菌施肥的作用。
[0019](1)本专利技术壳聚糖为主要添加原料，提高了地膜降解速度，在50天时氧化石墨烯/壳聚糖-PVA地膜可降解地膜的失重率高达92％，在不需要地膜后，自动降解到土壤中；成膜性好，在膜液流延过程中容易成膜，不会破裂，薄膜干燥后容易揭膜，薄膜的透明度高，表面光滑无甘油析出，内部无气泡；通透性好，在400nm～460nm的蓝紫光和600nm～700nm的红橙光透光率均大于90％。
[0020](2)本专利技术加入二氧化锰后，氧化石墨烯/壳聚糖-PVA地膜拉伸强度可达7.45MPa，
断裂伸长率可达362％，与未加入二氧化锰的地膜相比力学性能并未下降，在作物生长期间保持合适的机械性能。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能薄膜的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：一、膜液的制备：
①
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，将聚乙烯醇粉末放入蒸馏水中，搅拌10min～30min，得到溶液A；所述的聚乙烯醇粉末的质量与蒸馏水的体积比为1g:(80～85)mL；
②
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，向溶液A中加入壳聚糖粉末，继续搅拌5min～15min，得到溶液B；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末与壳聚糖粉末的质量比为1:(0.5～4)；
③
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，向溶液B中滴加冰醋酸，继续搅拌5min～15min，得到溶液C；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的质量与冰醋酸的体积比为1g:(5～6)mL；
④
、将硫酸锰和氧化石墨烯加入到去离子水中，然后在超声波清洗机中超声0.5h～2h，超声后置于磁力搅拌器下，在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为50℃～90℃的条件下，滴加浓度为0.1mol/L～0.2mol/L的高锰酸钾溶液，得到二氧化锰/氧化石墨烯溶液；所述的去离子水的体积与氧化石墨烯的质量比为(90～110)mL:30mg；所述的氧化石墨烯与硫酸锰的质量比为1:(8～9)；所述的硫酸锰与高锰酸钾溶液中高锰酸钾的摩尔比为3:2；
⑤
、在温度为50℃～90℃的条件下，将溶液C加入到二氧化锰/氧化石墨烯溶液中，并将温度由50℃～90℃升温至100℃～120℃，在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为100℃～120℃的条件下，继续搅拌10min～30min，得到溶液E；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末与二氧化锰/石墨烯溶液中氧化石墨烯的质量比为1:(0.005～0.025)；
⑥
、在搅拌速度为300rpm～600rpm及温度为100℃～120℃的条件下，以0.5mL/s～2mL/s的速度，向溶液E中滴加甘油，继续搅拌5min～15min，最后停止加热，得到溶液F；步骤一
①
中所述的聚乙烯醇粉末的质量与甘油的体积比为1g:(8～9)mL；
⑦
、在搅拌速度为20rpm～40rpm的条件下，以0.5mL/s～1mL/s的速度，向溶液F中加入无水乙醇至液面气泡恰好消失，搅拌10min～20min，搅拌后静置20min～40min消泡，得到膜液；二、成膜：将膜液涂覆于基底上，静置晾干，即完成多功能薄膜的制备方法。2.根据权利要求1所述的一种多功能薄膜的制备方法，其特征在于步骤一
②
中所述的壳聚糖粉末具体是按以下步骤制备的：a、从鱼鳞中提取甲壳素：将鱼鳞反复冲洗，去除表面附着...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晨旭，帅永，徐嘉龙，尤志凯，龙震宇，杨有为，邱杭宇，张琰炯，宋则豪，王伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：