CN103388279A - 一种可生物降解植物纤维复合薄膜及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种植物纤维复合薄膜及制备方法，该复合薄膜，由包含以下重量份的组分制成：植物纤维层77~105份，生物淀粉胶体120~190份。本发明提供的植物纤维复合薄膜其制备方法工艺简单，成本低廉，应用范围广，同时因为植物纤维对薄膜的增强，产品拥有优良的拉伸性能，且产品可完全生物降解无环境污染，社会附加值高。

Description

一种可生物降解植物纤维复合薄膜及制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种植物纤维复合薄膜及制备方法。

背景技术

随着世界经济的日益发展，塑料薄膜制品被广泛的运用到各个领域，但是普通的石油塑料薄膜面面临着降解困难的问题，大量得塑料薄膜垃圾严重的污染了我们所赖以生存的自然环境。为了克服白色污染这个世界性难题，目前已经有很多科研人员研制出了可降解材料，但是这些材料存在生产成本高，材料性能不稳定，力学性能差等问题，其应用范围非常的小。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足提供了一种可生物降解植物纤维复合薄膜及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种植物纤维复合薄膜，由包含以下重量份的组分制成：

植物纤维层      77~105份，

生物淀粉胶体    120~190份。

所述的植物纤维复合薄膜的克重为40-70g/㎡。

其中，所述的植物纤维层由包含以下重量份的组分制成：

植物纤维浆       70~100份，

变性淀粉         1~2份，

中性松香胶施胶剂 0.3~0.6份，

石蜡乳液         0.2~0.5份，

纳米无机增强剂   3~5份，

湿强剂           5~10份，

干强剂           0.5~1份。

所述的植物纤维浆选自长纤维木浆、长纤维麻浆或长纤维龙穴草浆。

所述的变性淀粉选自磷酸酯淀粉、季铵型阳离子淀粉或羧乙基化淀粉。

所述的纳米无机增强剂选自蒙脱土、碳酸钙、粘土、云母、氧化钼，粒径在10~20纳米。

所述的湿强剂选自WS-1造纸湿强剂或WA湿强剂（广州元源造纸化学品有限公司）。

所述的干强剂选自聚丙烯酰胺或CN-880造纸助剂（广州元源造纸化学品有限公司）。

所述的生物淀粉胶体由包含以下重量份的组分制成：

生物淀粉  50~80份，

糊化淀粉  30~40份，

聚乙烯醇  20~40份，

聚乳酸    20~30份。

所述的生物淀粉选自玉米淀粉，薯类淀粉或豆类淀粉等。

所述的薯类淀粉为马铃薯淀粉或木薯淀粉。

所述的豆类淀粉为绿豆淀粉或豌豆淀粉。

所述的糊化淀粉是将粒径为4-26μm的生物淀粉在温度为64-72℃下糊化而成的。

一种上述植物纤维复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份称取植物纤维浆70~100份，变性淀粉1~2份，中性松香胶施胶剂0.3~0.6份，石蜡乳液0.2~0.5份，纳米无机增强剂3~5份，湿强剂5~10份和干强剂0.5~1份加入原浆池中，再加入250~450份水混合，得到混合液；

（2）然后在上述混合液中加入pH调节剂调节混合液的pH值为5~6，除砂；

（3）将步骤（2）中得到的混合液加入造纸设备中制成植物纤维网；

（4）按重量份称取生物淀粉50~80份，糊化淀粉30~40份，聚乙烯醇20~40份和聚乳酸20~30份放入高速混合机中混合，转速1000~1500r/m，混合时间为10~15min，得到生物淀粉胶体；

（5）将步骤（4）制得的生物淀粉胶体放入药液池中；

（6）将步骤（3）中制备的植物纤维层通过药液池，用生物淀粉胶体对植物纤维层双面施胶，在40~80℃下烘干，得到所述植物纤维复合薄膜，薄膜中植物纤维层与生物淀粉胶体的重量份比例为(77~105):(120~190)。

所述的pH调节剂为硫酸铝。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的可生物降解植物纤维复合薄膜其制备工艺简单，成本低廉，应用范围广，同时因为植物纤维对薄膜的增强，产品拥有优良的拉伸性能，且产品可完全生物降解无环境污染，社会附加值高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，除特别说明外，原料的分数均为重量份。

WS-1造纸湿强剂、WA湿强剂和CN-880造纸助剂采购自广州元源造纸化学品有限公司，其他原料为市售。

实施例1

按以下组分取得各原料：

植物纤维层原料：长纤维木浆70份、磷酸酯淀粉1份、中性松香胶施胶剂0.3份、石蜡乳液0.2份、粘土3.8份（15纳米）、WS-1造纸湿强剂5份、聚丙烯酰胺干强剂0.5份

生物淀粉胶体原料：玉米淀粉50份、4μm的糊化玉米淀粉30份、聚乙烯醇20份，聚乳酸20份。

将制取植物纤维层的各种原料按上述比例放入原浆池中混合，加入250份水，然后在混合液中加入硫酸铝调节液体的酸碱度，把pH值调节到5，除砂，使用造纸设备将混合液制成植物纤维网。

将制取生物淀粉胶体的各种原料按上述比例放入高速混合机中混合，转速1000r/m，时间10min，将制得的胶体放入药液池中。

将从造纸设备中生产出的植物纤维层通过药液池，用生物淀粉胶体对植物纤维层双面施胶，在40℃下烘干，得到植物纤维复合薄膜，薄膜中植物纤维层与生物淀粉胶体的重量份比例为77：120，薄膜的克重定量为40g/㎡。

实施例2

按以下组分取得各原料：

植物纤维层原料：长纤维麻浆80份、季铵型阳离子淀粉1.5份、中性松香胶施胶剂0.4份、石蜡乳液0.3份、蒙脱土3份（10纳米）、WA湿强剂7份、CN-880造纸助剂0.7份。

生物淀粉胶体原料：马铃薯淀粉60份、10μm的糊化玉米淀粉30份、聚乙烯醇30份，聚乳酸20份。

将制取植物纤维层的各种原料按上述比例放入原浆池中混合，加入360份水，然后在混合液中加入硫酸铝调节液体的酸碱度，把pH值调节到5，除砂，使用造纸设备将混合液制成植物纤维网。

将制取生物淀粉胶体的各种原料按上述比例放入高速混合机中混合，转速1200r/m，时间12min，将制得的胶体放入药液池中。

将从造纸设备中生产出的植物纤维层通过药液池，用生物淀粉胶体对植物纤维层双面施胶，在60℃下烘干后得到植物纤维复合薄膜，薄膜中植物纤维层与生物淀粉胶体的重量份比例为90：150，薄膜的克重定量为50g/㎡。

实施例3

按以下组分取得各原料：

植物纤维层原料：长纤维龙穴草浆90份、羧乙基化淀粉1.8份、中性松香胶施胶剂0.5份、石蜡乳液0.4份、碳酸钙4份（20纳米）、WA湿强剂9份、聚丙烯酰胺0.9份。

生物淀粉胶体原料：绿豆淀粉80份、18μm的糊化绿豆淀粉40份、聚乙烯醇40份，聚乳酸30份。

将制取植物纤维层的各种原料按上述比例放入原浆池中混合，加入400份水，然后在混合液中加入硫酸铝调节液体的酸碱度，把pH值调节到6，除砂，使用造纸设备将混合液制成植物纤维网。

将制取生物淀粉胶体的各种原料按上述比例放入高速混合机中混合，转速1400r/m，时间14min，将制得的胶体放入药液池中。

将从造纸设备中生产出的植物纤维层通过药液池，用生物淀粉胶体对植物纤维层双面施胶，在80℃下烘干后，得到植物纤维复合薄膜，薄膜中植物纤维层与生物淀粉胶体的重量份比例为100：170，薄膜的克重定量为60g/㎡。

实施例4

按以下组分取得各原料：

植物纤维层原料：长纤维木浆100份、羧乙基化淀粉2份、中性松香胶施胶剂0.6份、石蜡乳液0.5份、蒙脱土5份（10纳米）、WS-1湿强剂10份、CN-880造纸助剂1份。

生物淀粉胶体原料：木薯淀粉80份、26μm的糊化木薯淀粉40份、聚乙烯醇40份，聚乳酸30份。

将制取植物纤维层的各种原料按上述比例放入原浆池中混合，加入450份水，然后在混合液中加入硫酸铝调节液体的酸碱度，把pH值调节到6，除砂，使用造纸设备将混合液制成植物纤维网。

将制取生物淀粉胶体的各种原料按上述比例放入高速混合机中混合，转速1500r/m，时间15min，将制得的胶体放入药液池中。

将从造纸设备中生产出的植物纤维层通过药液池，用生物淀粉胶体对植物纤维层双面施胶，在60℃下烘干后得到植物纤维复合薄膜，薄膜中植物纤维层与生物淀粉胶体的重量份比例为105：190薄膜的克重定量为70g/㎡。

表1为上述各实施例中制备的产品的具体性能。

表1

通过上表数据可分析出，本发明制得的植物纤维复合薄膜生物降解性能好，在力学性能上能够满足使用的需要，且本发明工艺简单，成本低廉，应用范围广，产品可完全生物降解无环境污染，社会附加值高，是一种新型的和谐的复合材料薄膜。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植物纤维复合薄膜，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：

植物纤维层   77~105份，

生物淀粉胶体 120~190份。

2.根据权利要求1所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的植物纤维复合薄膜的克重为40-70g/㎡。

3.根据权利要求1所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的植物纤维层由包含以下重量份的组分制成：

植物纤维浆      70~100份，

变性淀粉        1~2份，

中性松香胶施胶剂0.3~0.6份，

石蜡乳液        0.2~0.5份，

纳米无机增强剂  3~5份，

湿强剂          5~10份，

干强剂          0.5~1份。

4.根据权利要求3所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的植物纤维浆选自长纤维木浆、长纤维麻浆或长纤维龙穴草浆；

或所述的变性淀粉选自磷酸酯淀粉、季铵型阳离子淀粉或羧乙基化淀粉；

或所述的纳米无机增强剂选自蒙脱土、碳酸钙、粘土、云母、氧化钼，粒径在10~20纳米；

或所述的湿强剂选自WS-1造纸湿强剂或WA湿强剂；

或所述的干强剂选自聚丙烯酰胺或CN-880造纸助剂。

5.根据权利要求1所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的生物淀粉胶体由包含以下重量份的组分制成：

生物淀粉    50~80份，

糊化淀粉    30~40份，

聚乙烯醇    20~40份，

聚乳酸      20~30份。

6.根据权利要求5所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的生物淀粉选自玉米淀粉、薯类淀粉或豆类淀粉。

7.根据权利要求6所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的薯类淀粉为马铃薯淀粉或木薯淀粉；

或所述的豆类淀粉为绿豆淀粉或豌豆淀粉。

8.根据权利要求5所述的植物纤维复合薄膜，其特征在于：所述的糊化淀粉是将粒径为4-26μm的生物淀粉在温度为64-72℃下糊化而成的。

9.一种权利要求1-8中任一所述的植物纤维复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）按重量份称取植物纤维浆70~100份，变性淀粉1~2份，中性松香胶施胶剂0.3~0.6份，石蜡乳液0.2~0.5份，纳米无机增强剂3~5份，湿强剂5~10份和干强剂0.5~1份加入原浆池中，再加入250~450份水混合，得到混合液；

（2）然后在上述混合液中加入pH调节剂调节混合液的pH值为5~6，除砂；

（3）将步骤（2）中得到的混合液加入造纸设备中制成植物纤维网；

（4）按重量份称取生物淀粉50~80份，糊化淀粉30~40份，聚乙烯醇20~40份和聚乳酸20~30份放入高速混合机中混合，转速1000~1500r/m，混合时间为10~15min，得到生物淀粉胶体；

（5）将步骤（4）制得的生物淀粉胶体放入药液池中；

（6）将步骤（3）中制备的植物纤维层通过药液池，用生物淀粉胶体对植物纤维层双面施胶，在40~80℃下烘干，得到所述植物纤维复合薄膜，薄膜中植物纤维层与生物淀粉胶体的重量份比例为(77~105):(120~190)。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的pH调节剂为硫酸铝。