可降解膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及可降解膜及其制备方法与应用。可降解膜是由木质纳米纤维素和水溶性高分子为基体，进一步与丙三醇反应制备得到的，其强度高，可降解，使用方便，可替代现有传统地膜，有利于保护土壤环境。本发明专利技术可降解膜可用作可降解地膜、可降解防尘沙膜。使用这种地膜可以让庄家苗顺利穿透地膜，而防止杂草的苗生长。本发明专利技术可降解膜含有N、P、K等元素，待其降解后还有利于提高土壤养分。还有利于提高土壤养分。还有利于提高土壤养分。

【技术实现步骤摘要】
可降解膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及木质纳米纤维素制备的可降解膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]现行的秸秆回收利用的主要的途径有秸秆肥料、秸秆能源化利用、生产饲料和制备纤维板。现有地膜多为聚乙烯PE材料，属于不可降解材料。使用生物可降解的天然材料来代替塑料制品具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种以木质纳米纤维素(LCNF)为主要原料制备的可降解膜，其强度高，降解率高，使用方便，可替代现有传统地膜，有利于保护土壤环境。
[0004]前期研究发现，可以通过改进的方法将秸秆制成木质纳米纤维素，这种木质纳米纤维素具有优良的性能，可广泛用于制备膜。例如制备大棚地膜，食品工业包装膜等。由于木质素含量适宜，这种秸秆纳米纤维素制得的膜，其的疏水性最高可达90
°
，力学性能最高达129.21Mpa。
[0005]本专利技术所述木质纳米纤维素(LCNF)及其制备方法可参见中国专利申请号CN201810247023.0，其全文作为本文的一部分引用至本文。
[0006]具体而言，所述木质纳米纤维素是通过将植物秸秆在碱性条件下球磨、然后在超声处理而制得的。主要工艺流程包括以下步骤：
[0007]1)将粉碎后的植物秸秆置于pH值不小于12的环境下，在球磨条件下进行反应，反应结束后，将产物洗涤至中性；
[0008]2)将洗涤后的产物加入水中，超声处理，即得。
[0009]进一步优选地，所述植物秸秆选自芦苇秸秆、麦秸秆、玉米秸秆、向日葵秸秆中一种或多种。
[0010]在上述研究的基础上，本专利技术进一步研究发现，将所述木质纳米纤维素进一步改性可以提高其成膜性，提高强度以满足使用要求，且不会影响其降解性能。
[0011]本专利技术提供第一种可降解膜，其是由所述木质纳米纤维素(LCNF)和水溶性高分子为基体，进一步与丙三醇反应制备得到的。
[0012]可选地，所述水溶性高分子选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇(PVA)。
[0013]在一些具体实施例中，所述水溶性高分子选自聚乙烯醇(PVA)。
[0014]为进一步提高所述可降解膜的可降解性能以及成膜性能和强度，以1wt％固含量的所述木质纳米纤维素计，所述木质纳米纤维素与水溶性高分子的重量比为(70-90):(10-30)，例如70:10，90:10或90:30。
[0015]在一些实施例中，以所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)二者的重量份之和为100份计，其中水溶性高分子(例如聚乙烯醇)为10-30重量份，例如10重量份、20重量份、30重量份。
[0016]在一些实施例中，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与聚乙烯醇二者的重量之和的0.5％-3.0％，例如0.5％、1.0％、2.0％或3.0％，其中较佳的是0.5％。
[0017]在一些实施例中，所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)的重量比为70:30，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)二者的重量之和的0.5％。此时所制备的可降解膜具有较高的断裂伸长率，且变化平稳。
[0018]本专利技术人意外地发现，加入硬脂酸后可以进一步降低水蒸气透过率。为此，在制备上述可降解膜的过程中还可以加入硬脂酸。
[0019]具体而言，本专利技术实施例还提供第二种可降解膜，其是由所述木质纳米纤维素(LCNF)和聚乙烯醇(PVA)为基体，进一步与丙三醇和硬脂酸反应制备得到的。
[0020]进一步地，所述木质纳米纤维素、水溶性高分子及丙三醇的用量关系与上述第一种可降解膜相同或基本相同。
[0021]在一些实施例中，硬脂酸的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)、水溶性高分子(例如聚乙烯醇)与丙三醇三者的重量之和的0.5％-1.5％，例如0.5％、1.0％或1.5％，其中较佳的是0.5％。
[0022]在一些实施例中，所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)的重量比为70:30，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)二者的重量之和的0.5％，硬脂酸的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)、水溶性高分子(例如聚乙烯醇)与丙三醇三者的重量之和的1.0％。这样制备的可降解膜具有理想的可降解性能、成膜性能和强度，还具有较低的水蒸气透过率，有利于更好地保持土壤湿度。
[0023]在一些实施例中，上述两种可降解膜为液态，在使用时可将所制得的液态的可降解膜喷涂于物体或材料表面，例如土壤表面，干燥后即形成固态的可降解膜。液态可降解膜的显著优点是方便喷涂，并且可以灵活控制喷涂量或控制膜的厚度。
[0024]在一些实施例中，也可将液态的上述两种可降解膜进一步干燥制成固态的可降解膜，再覆盖于物体或材料表面。
[0025]本专利技术实施例还提供一种可降解膜的制备方法，包括：
[0026]提供木质纳米纤维素；及
[0027]以所述木质纳米纤维素和所述水溶性高分子为基体，与丙三醇反应；或者，以所述木质纳米纤维素和所述水溶性高分子为基体，与丙三醇和硬脂酸反应；
[0028]或者所述制备方法还进一步包括将所制备的物料喷涂，干燥。
[0029]根据本专利技术所述的制备方法，其中所述木质纳米纤维素的制备方法参见中国专利申请号CN201810247023.0。
[0030]根据本专利技术所述的制备方法，在一些实施例中，可先将所述木质纳米纤维素和水溶性高分子制成混合物料，再与丙三醇反应；或者，将所述混合物料再与丙三醇和硬脂酸反应。在一些实施例中，以反应充分为准。
[0031]根据本专利技术所述的制备方法，在一些实施例中，以1wt％固含量的所述木质纳米纤维素计，所述木质纳米纤维素与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)的重量比为(70-90):(10-30)，例如70:10，90:10或90:30。这样制备的可降解膜具有理想的可降解性能、成膜性能和
强度。
[0032]根据本专利技术所述的制备方法，在一些实施例中，以所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)二者的重量份之和为100份计，其中水溶性高分子(例如聚乙烯醇)为10-30重量份，例如10重量份、20重量份、30重量份。
[0033]根据本专利技术所述的制备方法，在一些实施例中，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)二者的重量之和的0.5％-3.0％，例如0.5％、1.0％、2.0％或3.0％，其中较佳的是0.5％。
[0034]根据本专利技术所述的制备方法，在一些实施例中，所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)的重量比为70:30，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素(1wt％固含量)与水溶性高分子(例如聚乙烯醇)二者的重量之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解膜，其中，a)所述可降解膜由木质纳米纤维素和水溶性高分子为基体，进一步与丙三醇反应制备得到的；或者，b)所述可降解膜由木质纳米纤维素和水溶性高分子为基体，进一步与丙三醇和硬脂酸反应制备得到的；可选地，所述水溶性高分子选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇。2.根据权利要求1所述的可降解膜，其中，以1wt％固含量的所述木质纳米纤维素计，所述木质纳米纤维素与水溶性高分子的重量比为(70-90):(10-30)，例如70:10，90:10或90:30；可选地，以所述木质纳米纤维素与水溶性高分子二者的重量份之和为100份计，其中水溶性高分子为10-30重量份，例如10重量份、20重量份、30重量份。3.根据权利要求2所述的可降解膜，其中，以1wt％固含量的所述木质纳米纤维素计，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素与水溶性高分子二者的重量之和的0.5％-3.0％，例如0.5％、1.0％、2.0％或3.0％，其中较佳的是0.5％。4.根据权利要求1所述的可降解膜，其中，以1wt％固含量的所述木质纳米纤维素计，所述木质纳米纤维素与水溶性高分子的重量比为70:30，丙三醇的用量为所述木质纳米纤维素与水溶性高分...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，黄勇，刘旭冉，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：