本发明涉及可降解塑料膜领域。更具体地说，本发明涉及一种生物全降解塑料膜及其制备方法。
背景技术：
：淀粉是一种天然可再生材料，其资源丰富、价格低廉，且容易受到微生物侵蚀，最后代谢为水和二氧化碳，因而具有优良的生物降解性能，适用于作为生物降解材料的原料成分。由于淀粉的亲水性太强，与大部分通用树脂之间的相容性很差，故使用时通常需要对淀粉进行改性处理。目前，以纳米二氧化硅或聚乙烯醇对淀粉进行改性处理生产可降解塑料膜的研究已经有很多报道，但其仍存在力学性能较差、降解速度缓慢、配方复杂等问题。此外，现有淀粉基降解塑料多使用玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、甘薯淀粉或马铃薯淀粉作为原料，生产成本较高。技术实现要素：本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本发明还有一个目的是提供一种力学性能佳，降解速度快，配方简单，生产成本低的生物全降解塑料膜及其制备方法。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种生物全降解塑料膜，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉48-72份、甘油35-45份、聚乙烯醇35-45份、亲水型纳米二氧化硅4-6份，其中，所述木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的重量比为12:1。优选的是，所述的生物全降解塑料膜，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉60份、甘油40份、聚乙烯醇40份、亲水型纳米二氧化硅5份。优选的是，所述的生物全降解塑料膜，还包括，0.5-1重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。一种生物全降解塑料膜的制备方法，包括如下步骤：A、称取上述重量份的木薯淀粉和上述重量份的亲水型纳米二氧化硅，将其投入超高速混合机中，在4000-4500转/分钟下搅拌15-20分钟，得第一混合料；B、将所述第一混合料、上述重量份的聚乙烯醇和上述重量份的甘油依次加入密炼机中，在转子转速为40-50转/分钟、温度为130-150℃下反应30-40分钟，得第二混合料；C、将所述第二混合料流延成膜，再将所得塑料膜在紫外辐照强度为100-120μW/cm-2、波长365nm下辐照8-10min；D、将辐照后的塑料膜经干燥处理即得所述生物全降解塑料膜。优选的是，所述的生物全降解塑料膜的制备方法，还包括，在步骤C之前，向所述第二混合料中加入0.5-1重量份的催化剂，再在转子转速为40-50转/分钟、温度为80-100℃下密炼15-20分钟，其中，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4000-4500转/分钟下搅拌15-20分钟，搅拌完成后将所得混合料放入球磨机中球磨2-3h即得。优选的是，所述的生物全降解塑料膜的制备方法，所述木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的重量比为12:1。本发明至少包括以下有益效果：第一、通过对纳米二氧化硅的种类进行筛选并将其与木薯淀粉按照特定比例混合，可有效改善木薯淀粉与聚乙烯醇的界面黏结情况，提高木薯淀粉和聚乙烯醇的相容性，从而提高塑料膜的力学性能，使其结构更稳定，同时改善塑料膜的生物降解性能；第二、通过将流延成膜所得塑料膜进行紫外辐照处理，可使木薯淀粉、聚乙烯醇和亲水型纳米二氧化硅形成交联结构，进一步提高塑料膜的力学性能；第三、通过向第二混合料中添加催化剂，可促进流延成膜所得塑料膜对紫外光的吸收能力，促进紫外辐照时各原料间的交联反应，进一步提高塑料膜的力学性能；第四、本发明具有原料来源广，配方、制备方法简单，生产成本低；力学性能佳，结构稳定；有完全降解性，降解速度快，而且对环境不造成污染，具有较高的环境效益和经济效益等优点。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例1：一种生物全降解塑料膜，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉48份、甘油35份、聚乙烯醇35份、亲水型纳米二氧化硅4份。所述的生物全降解塑料膜，还包括，0.5重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。一种生物全降解塑料膜的制备方法，包括如下步骤：A、称取上述重量份的木薯淀粉和上述重量份的亲水型纳米二氧化硅，将其投入超高速混合机中，在4000转/分钟下搅拌20分钟，得第一混合料；B、将所述第一混合料、上述重量份的聚乙烯醇和上述重量份的甘油依次加入密炼机中，在转子转速为40转/分钟、温度为130℃下反应40分钟，得第二混合料；C、将所述第二混合料流延成膜，再将所得塑料膜在紫外辐照强度为100μW/cm-2、波长365nm下辐照10min；D、将辐照后的塑料膜经干燥处理即得所述生物全降解塑料膜。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，还包括，在步骤C之前，向所述第二混合料中加入0.5重量份的催化剂，再在转子转速为40转/分钟、温度为80℃下密炼20分钟，其中，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4000转/分钟下搅拌20分钟，搅拌完成后将所得混合料放入球磨机中球磨2h即得。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，所述木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的重量比为12:1。实施例2：一种生物全降解塑料膜，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉60份、甘油40份、聚乙烯醇40份、亲水型纳米二氧化硅5份。所述的生物全降解塑料膜，还包括，0.8重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。一种生物全降解塑料膜的制备方法，包括如下步骤：A、称取上述重量份的木薯淀粉和上述重量份的亲水型纳米二氧化硅，将其投入超高速混合机中，在4200转/分钟下搅拌18分钟，得第一混合料；B、将所述第一混合料、上述重量份的聚乙烯醇和上述重量份的甘油依次加入密炼机中，在转子转速为45转/分钟、温度为140℃下反应35分钟，得第二混合料；C、将所述第二混合料流延成膜，再将所得塑料膜在紫外辐照强度为110μW/cm-2、波长365nm下辐照9min；D、将辐照后的塑料膜经干燥处理即得所述生物全降解塑料膜。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，还包括，在步骤C之前，向所述第二混合料中加入0.8重量份的催化剂，再在转子转速为45转/分钟、温度为90℃下密炼18分钟，其中，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4200转/分钟下搅拌18分钟，搅拌完成后将所得混合料放入球磨机中球磨2.5h即得。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，所述木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的重量比为12:1。实施例3：一种生物全降解塑料膜，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉72份、甘油45份、聚乙烯醇45份、亲水型纳米二氧化硅6份。所述的生物全降解塑料膜，还包括，1重量份的催化剂，所述催化剂主要由气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2组成。一种生物全降解塑料膜的制备方法，包括如下步骤：A、称取上述重量份的木薯淀粉和上述重量份的亲水型纳米二氧化硅，将其投入超高速混合机中，在4500转/分钟下搅拌15分钟，得第一混合料；B、将所述第一混合料、上述重量份的聚乙烯醇和上述重量份的甘油依次加入密炼机中，在转子转速为50转/分钟、温度为150℃下反应30分钟，得第二混合料；C、将所述第二混合料流延成膜，再将所得塑料膜在紫外辐照强度为120μW/cm-2、波长365nm下辐照8min；D、将辐照后的塑料膜经干燥处理即得所述生物全降解塑料膜。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，还包括，在步骤C之前，向所述第二混合料中加入1重量份的催化剂，再在转子转速为50转/分钟、温度为100℃下密炼15分钟，其中，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4500转/分钟下搅拌15分钟，搅拌完成后将所得混合料放入球磨机中球磨3h即得。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，所述木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的重量比为12:1。实施例4：一种生物全降解塑料膜，主要由按重量份计的如下原料制成：木薯淀粉60份、甘油40份、聚乙烯醇40份、亲水型纳米二氧化硅5份。一种生物全降解塑料膜的制备方法，包括如下步骤：A、称取上述重量份的木薯淀粉和上述重量份的亲水型纳米二氧化硅，将其投入超高速混合机中，在4500转/分钟下搅拌20分钟，得第一混合料；B、将所述第一混合料、上述重量份的聚乙烯醇和上述重量份的甘油依次加入密炼机中，在转子转速为50转/分钟、温度为150℃下反应40分钟，得第二混合料；C、将所述第二混合料流延成膜，再将所得塑料膜在紫外辐照强度为120μW/cm-2、波长365nm下辐照10min；D、将辐照后的塑料膜经干燥处理即得所述生物全降解塑料膜。所述的生物全降解塑料膜的制备方法，所述木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的重量比为12:1。对比例1：通过对比例1来说明纳米二氧化硅的种类、木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的比例对本发明塑料膜拉伸强度和生物降解性的影响。其中，以实施例4作为对照组；实验例1是在实施例4的基础上将亲水型纳米二氧化硅替换为疏水型纳米二氧化硅；实验例2是在实施例4的基础上，将5重量份的亲水型纳米二氧化硅替换为2重量份的亲水型纳米二氧化硅；实验例3是在实施例4的基础上，将5重量份的亲水型纳米二氧化硅替换为4重量份的亲水型纳米二氧化硅；实验例4是在实施例4的基础上，将5重量份的亲水型纳米二氧化硅替换为6重量份的亲水型纳米二氧化硅；实验例5是在实施例4的基础上，将5重量份的亲水型纳米二氧化硅替换为7重量份的亲水型纳米二氧化硅。实验组的其余条件同实施例4。其中，拉伸强度测试参照GB/T1040-2006进行，生物降解性测定采用土壤堆埋法测得。实验结果见下表。由上表可知，纳米二氧化硅的种类、木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的比例对塑料膜的拉伸强度和生物降解性影响显著，采用亲水型纳米二氧化硅，并将木薯淀粉与亲水型纳米二氧化硅的比例控制在12:1，塑料膜的拉伸强度最高，降解速度最快。对比例2：通过对比例2来说明紫外辐照和添加催化剂对塑料膜拉伸强度的影响，其中，以实施例4作为对照组；实验例6是在实施例4的基础上，在所述C中将所述第二混合料流延成膜后，不经紫外辐照处理，在所述D中，将流延成膜所得塑料膜直接经干燥处理得所述生物全降解塑料膜；实验例7是在实施例4的基础上，所述的生物全降解塑料膜，还包括，1重量份的催化剂，所述的生物全降解塑料膜的制备方法，还包括，在步骤C之前，向所述第二混合料中加入1重量份的催化剂，再在转子转速为50转/分钟、温度为100℃下密炼15分钟，其中，所述催化剂的制备方法为：将气相白炭黑、氧化锌和2-巯基苯并噻唑按重量百分比10:3:2投入超高速混合机中，于4500转/分钟下搅拌15分钟，搅拌完成后将所得混合料放入球磨机中球磨3h即得。实验组的其余条件同实施例4。拉伸强度测试参照GB/T1040-2006进行。实验结果见下表。组别对照组实验例6实验例7拉伸强度(MPa)12.49.213.6由上表可知，紫外辐照处理和添加催化剂对塑料膜拉伸强度影响显著，采用紫外辐照处理和添加催化剂有利于提高塑料膜的拉伸强度。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。当前第1页1 2 3