一种高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法

本发明属于淀粉钠基薄膜的制备，具体涉及一种高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法。

背景技术：

1、塑料在我们的日常生活和生产中扮演着重要角色，为人类带来了极大的便利。然而，传统的石油制备的塑料产品很难降解，从而带来了许多不利的环境问题。这些问题成为人们寻找可生物降解替代品的主要动力。在众多可降解材料中，淀粉基材料来源广泛、无毒无害、性能可调控性强、具有良好的热加工性且与其它材料相容性强等优势，受到科研人员的广泛关注。然而，淀粉基材料由于其多羟基的结构，存在机械性和疏水性能差等缺点难以被大规模应用。目前，为了提高淀粉基材料的整体性能，科学家们正积极研究各种增强材料和添加剂的种类及添加方法，这已经成为材料科学领域的一个热点研究方向。

2、羧甲基淀粉（cms）是一种阴离子淀粉衍生物。与原生淀粉相比，它具有可溶于冷水，无逆变（重结晶）倾向，热稳定性更高的优点，且它无毒、可生物降解、与人体生物相容，被广泛应用于许多领域，如制药和医药、食品工业、化妆品、环境保护等。海藻酸钠（sa）来源广泛，主要从褐藻中提取，具有良好的成膜性、生物相容性、生物降解性的线性多糖，海藻酸钠在食品工业、生物医学、水处理和食品包装领域受到许多研究人员的青睐。对于增强材料的选择，微晶纤维素（mcc）具有来源丰富、机械性能高、无毒、高比表面积、生物相容性好等优点。为了提高复合薄膜的柔韧性，通常会在成膜溶液中添加增塑剂。甘油已被广泛用作淀粉基薄膜的增塑剂，能有效提高薄膜柔性，且具有成本低、无安全隐患等优点。

3、本发明选用天然、绿色、无毒的甘油作为增塑剂，微晶纤维素作为增强材料，其分子上含有大量的羟基，这些羟基可以通过氢键与淀粉分子中的羟基形成交联，从而提高薄膜的机械强度和韧性；同时调节混合溶液的ph，在酸性条件下，cms/sa的羧酸基团质子化形成-cooh，减少电荷排斥，增强分子间的相互作用，从而增加疏水性，同时更多的羟基参与形成氢键，增加了分子间的相互作用，能够有效提升cms/sa共混物的机械、疏水性能，所得薄膜在可降解塑料领域具有潜在应用前景，目前尚没有该方面的相关报道。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单且成本低廉的高机械性能可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法，该方法利用cms作为薄膜的主要材料，sa作为cms基薄膜的添加剂，通过调节混合溶液的ph改善机械性和疏水性，mcc和甘油作为cms基薄膜的增强材料和增塑剂，于室温下对混合物料进行机械搅拌促进物料混合均匀，再涂覆在聚四氟乙烯板上干燥制得可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜，该可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜具备高机械性能、良好疏水性能等优势。

2、本发明为解决上述问题采用如下技术方案，一种高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：

3、步骤s1，在室温条件下将羧甲基淀粉钠溶解于二次水中，再加入甘油机械搅拌混合均匀，放入冰箱水合得到物料a；

4、步骤s2，在室温条件下将海藻酸钠溶解在二次水中，再加入甘油机械搅拌混合均匀得到物料b；

5、步骤s3，将物料a与物料b以体积比1:2~4的比例混合均匀，再用盐酸溶液调节混合溶液的ph为4得到物料c；

6、步骤s4，将微晶纤维素溶于水中并超声混合均匀得到物料d；

7、步骤s5，将物料d加入到物料c中并机械搅拌混合均匀得到物料e；

8、步骤s6，将物料e涂覆在聚四氟乙烯板上，于20~30℃干燥后得到目标产物高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜。

9、一种高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：

10、步骤s1，在室温条件下将5g羧甲基淀粉钠溶解于95g二次水中，再加入1.2ml甘油并搅拌混合均匀得到物料a1；

11、步骤s2，在室温条件下将1.6g海藻酸钠溶解于98.4g二次水中，再加入0.6ml甘油并搅拌混合均匀得到物料b1；

12、步骤s3，将物料a1与物料b1以体积比1:3的比例混合均匀，再用配制的1m盐酸溶液调节混合溶液的ph为4得到物料c1；

13、步骤s4，将1g微晶纤维素溶于9ml二次水中并超声混合1h得到物料d1；

14、步骤s5，将物料d1加入到物料c1中，其中微晶纤维素的含量为3wt%，机械搅拌混合2h得到物料e1；

15、步骤s6，将物料e1涂覆在聚四氟乙烯板上，于25℃干燥得到目标产物高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜。

16、本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：

17、1、本发明选用羧甲基淀粉钠、海藻酸钠、微晶纤维素等原材料，具有可生物降解、制备成本低等优点；

18、2、本发明通过调节混合溶液的ph，可以显著提高羧甲基淀粉钠基薄膜的疏水性，其水接触角可以达到96.57°；

19、3、本发明通过加入微晶纤维素作为增强材料，可以实现为羧甲基淀粉钠基薄膜提高机械性能的目标，使其抗拉强度达到36.10mpa，断裂伸长率达到156.15%。

技术特征：

1.一种高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：

技术总结本发明公开了一种高机械性能的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜的制备方法，属于淀粉基薄膜的制备技术领域。本发明利用羧甲基淀粉钠和海藻酸钠作为淀粉基薄膜的主要材料，调节羧甲基淀粉钠和海藻酸钠混合溶液的pH，微晶纤维素作为增强材料，甘油作为增塑剂，并于室温条件下对混合物料进行机械搅拌使物料混合均匀，再涂覆在聚四氟乙烯板上干燥，成膜后制得高机械性能和疏水性能的可生物降解的羧甲基淀粉钠基薄膜。本发明制备的可生物降解羧甲基淀粉钠基疏水薄膜具备高机械性能（抗拉强度36.10MPa，断裂伸长率156.15%）、疏水性能（96.57°）良好等优势。技术研发人员：高书燕,刘诺,刘巧巧,王志平,朱银晓,董宇晨,葛炳成受保护的技术使用者：河南师范大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17