一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一、合成石墨化氮化碳；步骤二、按比例称取聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、滑石粉、石墨化氮化碳，物理混合均匀；步骤三、将步骤二得到的混合物加入造粒机进行造粒，得到母粒；步骤四、将母粒加入吹膜机进行吹膜，得到淡黄色石墨化氮化碳可降解生物塑料膜。相比于传统的功能单一的塑料增强剂、水气阻隔剂或紫外吸收剂，采用石墨化氮化碳作为新型助剂具备了多功能的特点，能满足可降解生物塑料膜在实际应用中对助剂的要求，对改善可降解生物塑料膜存在的问题很有实际意义。意义。意义。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法


[0001]本专利技术属于一种生物塑料膜
，具体涉及一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法。

技术介绍

[0002]传统聚烯烃类的塑料大量使用造成了严重的环境污染。用生物可降解塑料膜（比如聚乳酸（PLA），聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)等）替代难降解的聚烯烃类塑料能够从源头上解决白色污染的问题，符合绿色可持续发展的目标。然而，可降解生物塑料膜存在机械性能差、水气阻隔能力弱和抗光氧化老化能力差等问题，限制了其在一些领域的应用。为了改善这些问题，在可降解塑料膜中添加特定功能的助剂是常用的做法。比如，水滑石，蒙脱石和石墨烯等无机纳米材料的引入能起到增强塑料机械性能和水气阻隔性能的作用，但这些无机材料存在相容性差，易聚集产生缺陷等问题。在抗光氧化老化方面，二苯甲酮和苯并三唑类及它们的衍生物等作为有机紫外吸收剂能有效地吸收太阳光中的紫外线，转化为热能，使可降解塑料膜减少或者免受光老化氧化，延长使用周期。但是，这些有机类的紫外吸收剂存在稳定性不够和易迁出造成环境污染等问题。因此，这类抗光氧化老化助剂的应用也有其不足的地方。综上所述，这些传统的助剂功能都比较单一，也存在比较明显的不足，不能实现使用一种助剂以获得对生物可降解塑料膜的多方面改性。鉴于此，需要开发制备新的多功能助剂，新型助剂需具备制备简单，稳定性好，环境友好，功能性强等优势。这样一类多功能助剂的应用，可以拓宽生物可降解塑料膜的应用范围，降低其使用成本。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法，该方法可以有效提升可降解生物塑料膜的机械强度、水气阻隔能力和抗光氧化老化能力。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一、合成石墨化氮化碳；步骤二、按比例称取聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、滑石粉、石墨化氮化碳，物理混合均匀；步骤三、将步骤二得到的混合物加入造粒机进行造粒，得到母粒；步骤四、将母粒加入吹膜机进行吹膜，得到淡黄色石墨化氮化碳可降解生物塑料膜。
[0005]作为优选的技术方案，所述步骤一具体包括以下步骤：S1、将含氮的有机小分子和模板剂混合后研磨均匀，含氮的有机小分子与模板剂的质量比为1:0.5
‑
6；S2、将S1研磨后的混合物置于惰性气体保护的管式炉中，于550
‑
600℃条件下高温
碳化2
‑
6 h，升温速率为1
‑
3℃/min, 得到浅黄色固体粉末即石墨化氮化碳纳米片。
[0006]作为优选的技术方案，所述含氮的有机小分子为尿素、三聚氰胺、二氰二胺中的一种。
[0007]作为优选的技术方案，所述模板剂为氯化铵、硫酸铵、硼酸中的一种。
[0008]作为优选的技术方案，所述模板剂为氯化铵、硫酸铵时，直接获得石墨化氮化碳产物，所述模板剂为硼酸时，所获产物需要进行水洗、离心、过滤去除三氧化二硼，进一步干燥后得到石墨化氮化碳。
[0009]作为优选的技术方案，所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。
[0010]作为优选的技术方案，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、滑石粉、石墨化氮化碳的质量比为1000:20:（1
‑
20）。
[0011]作为优选的技术方案，所述造粒机为双螺杆造粒机，所述造粒机熔融温度为190℃，转速为100 r/min。
[0012]作为优选的技术方案，所述吹膜机的吹膜温度为190℃，石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的厚度为25
‑
40μm。
[0013]石墨化氮化碳（g
‑
C3N4）二维纳米片是无机聚合物半导体，是二维片状结构，具有良好的机械强度和紫外吸收能力。另外，考虑到g
‑
C3N4的合成条件，g
‑
C3N4表面会富含
‑
NH2等基团，用g
‑
C3N4作为可降解生物塑料膜的助剂，g
‑
C3N4上的
‑
NH2能和可降解生物塑料膜基底分子的
‑
C=O基团形成氢键，使g
‑
C3N4能均匀稳定地存在于塑料基底中。g
‑
C3N4良好的机械强度使其能起到增强塑料机械性能的作用，g
‑
C3N4的层状结构能提升塑料的水气阻隔能力，g
‑
C3N4对小于400 nm的紫外光有良好的吸收能力,能起到塑料抗光氧化老化的作用。相比于传统的功能单一的塑料增强剂、水气阻隔添加剂或紫外吸收剂，采用石墨化氮化碳作为新型助剂具备了多功能的特点，能满足可降解生物塑料膜在实际应用中对助剂的要求，对改善可降解生物塑料膜存在的问题很有实际意义。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1和实施例2得到的石墨化氮化碳的粉末X
‑
射线衍射图。
[0015]图2为本专利技术实施例1得到的石墨化氮化碳的低倍率透射镜图。
[0016]图3为本专利技术实施例2得到的石墨化氮化碳的低倍率透射镜图。
[0017]图4为本专利技术实施例1和实施例2得到的石墨化氮化碳的漫反射紫外可见吸收光谱。
[0018]图5为应用例1和应用例2得到可降解生物塑料膜的红外光谱。
[0019]图6为对比例、应用例1、应用例2得到可降解生物塑料膜的紫外可见吸收光谱。
实施方式
[0020]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
实施例
[0021]称取5g 三聚氰胺和20g NH4Cl，在研钵中研磨均匀。将混合物放置于管式炉中，以
50 ml/min的气体流速通氮气30分钟，随后以3℃/min的升温速率将管式炉从室温升至600℃并保持4个小时，停止加热后自然降至室温，得到浅黄色固体产物石墨化氮化碳CN1（2.4g, 产率为48%）。CN1的X
‑
射线衍射图如图1所示，低倍率透射电镜图如图2所示，漫反射紫外可见吸收光谱如图4所示。
实施例
[0022]称取20g 三聚氰胺和5g NH4Cl，在研钵中研磨均匀。将混合物放置于管式炉中，以50 ml/min的气体流速通氮气30分钟，随后以3℃/min的升温速率将管式炉从室温升至600℃并保持4个小时，停止加热后自然降至室温，得到浅黄色固体产物石墨化氮化碳CN2（12g, 产率为60%）。CN2的X
‑
射线衍射图如图1所示，低倍率透射电镜图如图3所示，漫反射紫外可见吸收光谱如图4所示。
实施例
[0023]称取5g 二氰二胺和20g NH4Cl，在研钵中研磨均匀。将混合物放置于管式炉中，以50 ml/min的气体流速通氮气30分钟，随后以3℃/min的升温速率将管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、合成石墨化氮化碳；步骤二、按比例称取聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、滑石粉、石墨化氮化碳，物理混合均匀；步骤三、将步骤二得到的混合物加入造粒机进行造粒，得到母粒；步骤四、将母粒加入吹膜机进行吹膜，得到淡黄色石墨化氮化碳可降解生物塑料膜。2.如权利要求1所述的一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下步骤：S1、将含氮的有机小分子和模板剂混合后研磨均匀，含氮的有机小分子与模板剂的质量比为1:0.5
‑
6；S2、将S1研磨后的混合物置于惰性气体保护的管式炉中，于550
‑
600℃条件下高温碳化2
‑
6 h，升温速率为1
‑
3℃/min, 得到浅黄色固体粉末即石墨化氮化碳纳米片。3.如权利要求2所述的一种石墨化氮化碳可降解生物塑料膜的制备方法，其特征在于，所述含氮的有机小分子为尿素、三聚氰胺、二氰二胺中的一种。4.如权利要求2所述的一种石墨化氮化碳可降解生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂林，何文清，张依宁，刘家磊，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：