一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜及其制备方法，属于生物降解地膜制备领域，以玉米淀粉、聚乙烯醇和氧化石墨烯为主要制膜材料，使用甘油作为增塑改性剂，戊二醛作为交联剂，采用溶液流延法制成了一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜。制备出的地膜具有良好的力学性能、透光率、保湿性能、保温性能、保墒性能、以及全生物降解的性能，解决了市面上一般聚乙烯改性的可降解地膜的不能完全降解的问题，以及以合成类高分子材料为原料生产的全生物降解地膜存在的降解速率慢等问题。全生物降解地膜存在的降解速率慢等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物降解地膜制备领域，具体涉及的是一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]氧化石墨烯作为一种非传统类软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性，在水中具有优越的分散性。聚乙烯醇作为一种合成类高分子聚合物，分子主要结构为1,3
‑
丙二醇，含有大量的羟基结构，可溶于95℃左右的去离子水，形成稳定的水溶液，具有优良的成膜性能、加工性能以及生物降解性能，是一种常用的制膜合成类高分子聚合物材料。玉米淀粉作为淀粉中的一种，价格低廉，产量丰富。具有良好的成膜性、化学稳定性和生物降解性能，是一种传统的可降解生物高分子材料。
[0003]目前，市面上常用大多数的可降解农用地膜是由聚乙烯改性制成的地膜，一般通过在土壤中崩解成为极小的塑料碎片来达到降解目的，难以在土地中完全降解，仍然会对土壤环境造成一定的污染。国内外对完全生物降解农用地膜的开发，大多采用的是合成类可降解高分子材料，如聚己内酯、聚乳酸等，目前市售的全生物降解农用地膜主要以聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯为原材料，在对于产量丰富的天然高分子材料的开发利用方面尚有待提高。天然高分子材料不仅产量丰富，而且再生能力强，对于减少不可再生的石油化工材料的利用具有重要的意义；同时天然高分子材料的使用，可以减少石油化工材料对土壤造成的危害，对于保护和修复土壤环境具有重大的意义。市面上现有的完全生物降解农用地膜具有降解速度慢的特点。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供淀粉基全生物降解绿色农用地膜及其制备方法，以解决现有技术中一般聚乙烯改性的可降解地膜的不能完全降解的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开的一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜，包括玉米淀粉、聚乙烯醇和氧化石墨烯。
[0007]优选地，一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜的降解周期为一个季度，降解条件为翻入土壤进行生物降解。
[0008]本专利技术还公开了一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1：取2.4
‑
3.6g玉米淀粉和100mL去离子水，制备质量浓度为2.4
‑
3.6％的玉米淀粉糊化溶液；
[0010]S2：取2.4
‑
3.6g聚乙烯醇和100mL去离子水，制备质量浓度为2.4
‑
3.6％的聚乙烯醇水溶液；
[0011]S3：将S1制备的玉米淀粉糊化溶液倒入S2制备的聚乙烯醇水溶液中，加入玉米淀粉、聚乙烯醇质量和30％的甘油作为增塑剂，搅拌均匀，制得玉米淀粉/聚乙烯醇混合溶液；
[0012]S4：取50mg的氧化石墨烯粉末和100mL去离子水，制备浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液；
[0013]S5：取S4制备的氧化石墨烯分散液2.4
‑
4.8mL加入到S3制备的玉米淀粉/聚乙烯醇混合溶液中，搅拌均匀，制得玉米淀粉/聚乙烯醇/氧化石墨烯混合溶液；
[0014]S6：向S5制备的玉米淀粉/聚乙烯醇/氧化石墨烯混合溶液中加入溶液体积比1％、浓度为2.5％的戊二醛溶液，搅拌并调节溶液pH至4，制得淀粉基生物全降解地膜铸膜液；
[0015]S7：将S6中制备的淀粉基生物全降解地膜铸膜液倾倒于聚四氟乙烯板一侧，涂膜并干燥，制得淀粉基全生物降解绿色农用地膜。
[0016]优选地，S1中制备玉米淀粉糊化溶液，先手动搅拌5min，再通过磁力搅拌器以600
‑
800rpm速度在95℃搅拌30min，使玉米淀粉充分糊化。
[0017]优选地，S2中采用磁力搅拌机以600
‑
800rpm的速度在90℃搅拌60min，制得聚乙烯醇水溶液。
[0018]优选地，S3中玉米淀粉糊化溶液缓慢倒入聚乙烯醇水溶液中并手动搅拌，二者充分混合后，加入基于淀粉和聚乙烯醇总固体质量比为30％的甘油，再通过磁力搅拌机以600
‑
800rpm的速度在90℃搅拌1h，制得玉米淀粉/聚乙烯醇混合溶液。
[0019]优选地，S4中使用超声波清洗机进行超声波水浴1h，制备氧化石墨烯分散液。
[0020]优选地，S5中使用移液枪吸取中制备的氧化石墨烯分散液加入到玉米淀粉/聚乙烯醇混合溶液中，通过磁力搅拌机在室温环境下搅拌30min，制备玉米淀粉/聚乙烯醇/氧化石墨烯混合溶液。
[0021]优选地，S6中使用1mol/L的NaOH和1mol/L的HCl溶液调节溶液pH至4，通过磁力搅拌机在室温环境下搅拌60min，制备淀粉基生物全降解地膜铸膜液。
[0022]优选地，S7中使用刮膜机100μm的线棒以10
‑
15mm/min的速度涂膜，将涂膜后的聚四氟乙烯板置于25℃室温，50％相对湿度环境下干燥24小时，揭膜。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]玉米淀粉作为一种天然高分子材料，自身降解速率较快，淀粉基全生物降解农用地膜不同于其他农用地膜，具有较快的降解速率。以玉米淀粉为原料制备的薄膜常常面临力学性能不足，破裂周期过短，透光率不足，保湿能力弱等缺陷。氧化石墨烯的加入可以有效的提高薄膜骨架结构的刚性，增强薄膜的力学性能，防止薄膜的过早破裂。氧化石墨烯的加入可以通过增强薄膜的致密性，有效的降低薄膜的水蒸气透过率，提高薄膜的保湿能力。聚乙烯醇的加入可以有效的提高薄膜的韧性，提升薄膜的断裂伸长率，解决了淀粉基薄膜脆性过强的问题。聚乙烯醇的加入可以有效的提高薄膜的透光率，透光率随聚乙烯醇含量的增大而增大。以玉米淀粉、聚乙烯醇和氧化石墨烯为原料制备的淀粉基全生物降解绿色农用地膜，完全具有生物降解能力，且不会造成土壤污染的问题，甚至可作为土壤养料。该地膜具有良好的力学性能、透光率、保湿性能、保温性能、保墒性能、以及全生物降解的性能，解决了市面上一般聚乙烯改性的可降解地膜的不能完全降解的问题，解决了市面以合成类高分子材料为原料生产的全生物降解地膜存在的降解速率慢等问题。
[0025]本专利技术采用了溶液流延法制备了一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜。由于淀粉
自身降解速率较快，提高了地膜的降解速率；采用质量浓度为2.4
‑
3.6％的玉米淀粉糊化溶液、质量浓度为2.4
‑
3.6％的聚乙烯醇水溶液以及浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液，低浓度的溶液有利于铸膜液可以充分的混合均匀，防止干燥过程中出现氧化石墨烯析出的情况，同时低浓度的铸膜液有利于制备厚度更低的复合膜；通过加入戊二醛作为交联剂，促进了玉米淀粉、聚乙烯醇和氧化石墨烯之间的相互作用，有助于得到性能均匀的淀粉基全生物降解绿色农用地膜；由于氧化石墨烯的存在，以氧化石墨烯为骨架，在一定程度上增强了淀粉基全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜，其特征在于，包括玉米淀粉、聚乙烯醇和氧化石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜，其特征在于，降解周期为一个季度，降解条件为翻入土壤进行生物降解。3.一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取2.4
‑
3.6g玉米淀粉和100mL去离子水，制备质量浓度为2.4
‑
3.6％的玉米淀粉糊化溶液；S2：取2.4
‑
3.6g聚乙烯醇和100mL去离子水，制备质量浓度为2.4
‑
3.6％的聚乙烯醇水溶液；S3：将S1制备的玉米淀粉糊化溶液倒入S2制备的聚乙烯醇水溶液中，加入玉米淀粉、聚乙烯醇质量和30％的甘油作为增塑剂，搅拌均匀，制得玉米淀粉/聚乙烯醇混合溶液；S4：取50mg的氧化石墨烯粉末和100mL去离子水，制备浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯分散液；S5：取S4制备的氧化石墨烯分散液2.4
‑
4.8mL加入到S3制备的玉米淀粉/聚乙烯醇混合溶液中，搅拌均匀，制得玉米淀粉/聚乙烯醇/氧化石墨烯混合溶液；S6：向S5制备的玉米淀粉/聚乙烯醇/氧化石墨烯混合溶液中加入溶液体积比1％、浓度为2.5％的戊二醛溶液，搅拌并调节溶液pH至4，制得淀粉基生物全降解地膜铸膜液；S7：将S6中制备的淀粉基生物全降解地膜铸膜液倾倒于聚四氟乙烯板一侧，涂膜并干燥，制得淀粉基全生物降解绿色农用地膜。4.根据权利要求3所述的一种淀粉基全生物降解绿色农用地膜的制备方法，其特征在于，S1中制备玉米淀粉糊化溶液，先手动搅拌5min，再通过磁力搅拌器以600
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，龚国利，薛志飞，田家瑶，庞姗姗，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：