一种生物可降解膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种生物可降解膜及其制备方法和应用，该可降解膜按体积百分比包括以下原料：发酵虾壳提取液60％～80％，水10％～30％，成膜剂0.5％～1％，增塑剂0～1％，表面活性剂0～1％，交联剂0～10％；其中，所述发酵虾壳提取液是通过发光杆菌发酵虾壳得到的，所述发光杆菌为发光杆菌属(Photobacteriumsp.)LYM

【技术实现步骤摘要】
一种生物可降解膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于地膜材料
，具体涉及一种生物可降解膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]地膜具有保温、保墒、增产、增收的功能，因此广泛应用于我国农业生产中。近年来，我国农用地膜的使用量逐年递增，已经达到了100万吨/年的水平，成为世界上农用地膜使用量最大的国家。传统农用地膜的主要原料是聚乙烯，其分子量高，结构致密，在土壤中需要几百年的时间才能降解，且农用地膜厚度一般在0.008mm以下，对其进行回收利用费财费力、实施困难。同时土壤中残留的薄膜会影响土壤的结构，使土壤腐殖质恶化，微生物数量和酶活下降，从而导致农作物减产。因此，农用地膜带来的“白色污染”已经成为国内外专家和学者研究讨论的热点，而可降解膜就是一个新的研究方向。关于可降解膜的研究不断报道，主要应用材料包括纤维素、蛋白、淀粉等。纤维素类可降解薄膜主要是与聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、改性淀粉等混合后使其具备高的机械强度、耐水性等物理性能。这些可降解地膜虽然具备良好的机械性能以及保温保湿的效果，但是它们的成本都比较高，很难应用于大规模的农用生产中，基材的制备方式(通常为化学法)还有待提高。因此寻找廉价的制备可降解农用地膜的原料成为发展趋势。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种生物可降解膜及其制备方法和应用，以廉价副产物虾壳为原料，通过绿色低碳的方式制备具有保温、保湿、防水性能且能被微生物降解、为植物生长提供营养的膜，不仅解决了塑料薄膜难以降解的问题，还提供了一种新的处理小龙虾壳的方法。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种生物可降解膜，按体积百分比包括以下原料：发酵虾壳提取液60％～80％，水10％～30％，成膜剂0.5％～1％，增塑剂0～1％，表面活性剂0～1％，交联剂0～10％；其中，所述发酵虾壳提取液是通过发光杆菌发酵虾壳得到的，所述发光杆菌为发光杆菌属(Photobacterium sp.)LYM
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1，保藏编号为GDMCC No.62616；所述成膜剂为聚乙烯醇，所述增塑剂为甘油，所述表面活性剂为吐温20，所述交联剂为硼酸、柠檬酸或戊二醛。
[0006]优选地，按体积百分比包括以下原料：发酵虾壳提取液60％～80％，水 10％～30％，成膜剂0.5％～1％，增塑剂0.1％～1％，表面活性剂0.01％～1％，交联剂0.1％～10％。
[0007]一种生物可降解膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1)配制种子培养基接种发光杆菌进行活化培养制备种子液，将发光杆菌的种子液接入到虾壳中进行发酵，接种量为5％，通过测定发酵液中的还原糖和总糖含量，确定发酵时间，发酵结束后除去残渣，得到发酵虾壳提取液；
[0009]步骤2)将总体积10％～30％的水、总体积0.5％～1％成膜剂加入容器中混合，加热至液化，得到混合溶液A；
[0010]步骤3)向混合溶液A中加入总体积60％～80％的发酵虾壳提取液搅拌混合，并向其中加入总体积0.2％～1％的增塑剂、总体积0.01％～1％的表面活性剂，得到混合溶液B；
[0011]步骤4)向混合溶液B中加入总体积0.1％～10％的交联剂，搅匀，得到混合溶液C；
[0012]步骤5)取混合溶液C倒入模具中使其均匀平铺在模具底部，将模具放入烘箱中干燥，成膜后取出放入干燥器中平衡48h，即得。
[0013]优选地，步骤1)所述活化培养的条件如下：温度37℃，时间12h，pH 7.0。
[0014]优选地，步骤1)所述发酵的条件如下：温度25～40℃，转速150～220rpm，时间3～10d，pH 6～8。
[0015]优选地，步骤1)所述除去残渣的操作如下：采用冷冻离心机设置转速为8000 rpm，时间为10min。
[0016]优选地，步骤2)所述加热的温度为90℃，时间为20min。
[0017]优选地，步骤4)所述交联剂为硼酸、柠檬酸或戊二醛；当所述交联剂为硼酸时，其添加量为混合溶液B的总体积的0.1％～2％；当所述交联剂为柠檬酸时，其添加量为混合溶液B的总体积的0.2％～10％；当所述交联剂为戊二醛时，其添加量为混合溶液B的总体积的0.2％～5％。
[0018]优选地，步骤5)所述干燥的温度为40～60℃，时间为24～96h。
[0019]一种生物可降解膜应用于蔬菜发芽过程中对温度和湿度的保持。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021](1)本专利技术制备生物可降解膜的过程，实现了餐饮废弃物虾壳的高值化利用，解决虾壳处理难和堆积污染环境的问题。
[0022](2)本专利技术以廉价副产物虾壳为原料制备具有保温、保湿、防水性能且能被微生物降解、为植物生长提供营养的可降解地膜，解决了传统地膜回收难、降解难和残留影响土壤肥力等问题。
附图说明
[0023]图1为实施例1中种子液在发酵过程中总糖(a)、还原糖(b)、多糖(c) 含量的变化曲线；
[0024]图2为普通PVA膜及实施例2
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10制备的生物可降解膜的形态特征；
[0025]图3为普通PVA膜及实施例2
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10制备的生物可降解膜的红外谱图；
[0026]图4为普通PVA膜及实施例2、实施例6、实施例7制备的生物可降解膜的红外谱图；
[0027]图5为普通PVA膜及实施例2、实施例3、实施例8制备的生物可降解膜的红外谱图；
[0028]图6为普通PVA膜及实施例2、实施例4、实施例9制备的生物可降解膜的红外谱图；
[0029]图7为普通PVA膜及实施例2、实施例5、实施例10制备的生物可降解膜的红外谱图；
[0030]图8为普通PVA膜(a)及实施例6(b)、实施例8(c)制备的生物可降解膜的扫描电镜图(尺度分别为10μm、5μm、3μm、1μm)；
[0031]图9为实施例11中鸡毛菜的生长情况：(a)为避光条件下的生长情况，(b) 为光照条件下的生长情况。
具体实施方式
[0032]下面结合附图与具体实施例进一步阐明本专利技术，本具体实施方式在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些方案仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0033]本专利技术提供的菌株及其应用中所用原料及试剂均可由市场购得。
[0034]一种生物可降解膜，按体积百分比包括以下原料：发酵虾壳提取液60％～80％，水10％～30％，成膜剂0.5％～1％，增塑剂0～1％(优选为0.1％～1％)，表面活性剂 0～1％(优选为0.01％～1％)，交联剂0～10％(优选为0.1％～10％)；其中，所述发酵虾壳提取液是通过发光杆菌发酵虾壳得到的，所述发光杆菌为发光杆菌属 (Photobacterium sp.)LYM
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1，保藏编号为GDMCC No.62616；所述成膜剂为聚乙烯醇，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物可降解膜，其特征在于，按体积百分比包括以下原料：发酵虾壳提取液60％～80％，水10％～30％，成膜剂0.5％～1％，增塑剂0～1％，表面活性剂0～1％，交联剂0～10％；其中，所述发酵虾壳提取液是通过发光杆菌发酵虾壳得到的，所述发光杆菌为发光杆菌属(Photobacterium sp.)LYM
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1，保藏编号为GDMCC No.62616；所述成膜剂为聚乙烯醇，所述增塑剂为甘油，所述表面活性剂为吐温20，所述交联剂为硼酸、柠檬酸或戊二醛。2.根据权利要求1所述的一种生物可降解膜，其特征在于，按体积百分比包括以下原料：发酵虾壳提取液60％～80％，水10％～30％，成膜剂0.5％～1％，增塑剂0.1％～1％，表面活性剂0.01％～1％，交联剂0.1％～10％。3.如权利要求1或2所述的一种生物可降解膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)配制种子培养基接种发光杆菌进行活化培养制备种子液，将发光杆菌的种子液接入到虾壳中进行发酵，接种量为5％，通过测定发酵液中的还原糖和总糖含量，确定发酵时间，发酵结束后除去残渣，得到发酵虾壳提取液；步骤2)将总体积10％～30％的水、总体积0.5％～1％成膜剂加入容器中混合，加热至液化，得到混合溶液A；步骤3)向混合溶液A中加入总体积60％～80％的发酵虾壳提取液搅拌混合，并向其中加入总体积0.2％～1％的增塑剂、总体积0.01％～1％的表面活性剂，得到混合溶液B；步骤4)向混合溶液B...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕永梅，王冕，张译文，余晓红，章晓洋，柳晓晨，商曰玲，陈小冬，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：