本发明涉及塑料袋，具体涉及一种可降解淀粉基塑料袋及其制备方法。
背景技术：
1、塑料袋因其价廉、重量轻、容量大、便于收纳的优点被广泛应用；但现有的塑料袋在使用完丢弃后在环境中会长期稳定存在，导致大量塑料袋废弃物在环境中累积，给环境带来严重危害。淀粉由于其可再生性、低成本和可降解性而成为包装材料的有前景原材料。淀粉基薄膜具有良好的成膜性能和可降解性，但在湿润环境中具有较差的抗水性，易溶解，限制了其在食品保鲜中的应用。
2、为了解决上述问题，现有技术通过在淀粉中添加疏水剂(如硬脂酸、硅烷偶联剂)包覆淀粉颗粒等方法，有效提高了淀粉基塑料袋的抗水性。然而，现有淀粉基塑料袋在实际应用过程中依然存在易破损、断裂和易吸潮导致袋子软化、力学强度下降、发霉的问题。因此，淀粉基塑料袋的力学性能、防霉能力、防潮能力均有待进一步提高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种可降解淀粉基塑料袋及其制备方法，解决以下技术问题：
2、现有的淀粉基塑料袋依然存在力学性能、防霉能力和防潮能力较差的问题。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种可降解淀粉基塑料袋，包括以下制备分的原料：改性淀粉凝胶40-60份、聚乳酸复合材料20-40份、壳聚糖复合微粒15-20份、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯10-20份、脱氢乙酸钠0.3-0.6份、硬脂酸1-2份、增效剂4-8份。
5、优选的，所述改性淀粉凝胶的制备方法如下：
6、在去离子水中加入淀粉、甘油，之后在90-100℃下搅拌30-40min，待冷却至60-70℃后加入硅烷偶联剂kh-570并进行20-30min超声分散，得到改性淀粉凝胶。
7、优选的，所述去离子水、淀粉、甘油、硅烷偶联剂kh-570的质量比为200-220：100-110：5-7：2-3；
8、所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉中的任一种。
9、优选的，所述聚乳酸复合材料的制备方法如下：
10、a1：将纳米二氧化硅分散于无水乙醇中，之后加入硅烷偶联剂kh-570并在68-72℃下回流反应4-4.5h，离心分离后对沉淀进行洗涤、真空烘干处理，得到改性二氧化硅；
11、a2：在聚乳酸中加入改性二氧化硅、过氧化二异丙苯，之后置于双螺杆挤出机中在气流量5-7l/min的氮气氛围下进行挤出处理，挤出物经水冷切粒，得到聚乳酸复合材料。
12、优选的，a1中所述纳米二氧化硅、无水乙醇、硅烷偶联剂kh-570的质量比为30-32：300-320：3-3.2；
13、a2中所述聚乳酸、改性二氧化硅、过氧化二异丙苯的质量比为70-77：30-33：0.3-0.4；
14、a2中所述挤出处理时一区温度为120-130℃，二区温度为150-160℃，三区温度为160-170℃，螺杆转速为60-70r/min。
15、优选的，所述壳聚糖复合微粒的制备方法如下：
16、在去离子水中加入壳聚糖季铵盐并在38-42℃下搅拌2-2.5h，之后加入纳米氧化锌并进行30-40min超声处理，最后进行进风温度为115-125℃、出风温度为80-85℃、雾化盘转速为15000-18000r/min、进料速率为8-10ml/min喷雾干燥处理，过200目筛后得到壳聚糖复合微粒。
17、优选的，所述去离子水中、壳聚糖季铵盐、纳米氧化锌的质量比为150-170：3-3.6：0.6-0.7。
18、优选的，所述增效剂的制备方法如下：
19、b1：在去离子水中加入黑枸杞提取物、壳聚糖季铵盐、柠檬酸并在38-42℃下搅拌30-40min，之后进行30-40min超声处理，最后进行进风温度为115-125℃、出风温度为75-85℃、雾化盘转速为17000-18000r/min、进料速率为8-10ml/min喷雾干燥处理，过200目筛后得到黑枸杞复合微粒；
20、b2：在去离子水中加入无水乙醇、纳米蒙脱土、硅烷偶联剂kh-570并在50-60℃下搅拌1-2h，之后加入黑枸杞复合微粒并在50-60℃下搅拌1-2h，再经离心分离、烘干处理，得到增效剂。
21、优选的，b1中所述去离子水、黑枸杞提取物、壳聚糖季铵盐、柠檬酸的质量比为10-12：0.8-0.88：1-1.1：0.2-0.22；
22、b2中所述去离子水中、无水乙醇、纳米蒙脱土、硅烷偶联剂kh-570、黑枸杞复合微粒的质量比为100-120：25-30：10-12：0.2-0.24。
23、一种可降解淀粉基塑料袋的制备方法，制备方法如下：
24、将改性淀粉凝胶、聚乳酸复合材料、壳聚糖复合微粒、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、脱氢乙酸钠、硬脂酸、增效剂混合后加到双螺杆挤出机中进行一区温度为120-130℃、二区温度为150-160℃、三区温度为170-180℃、螺杆转速为80-100r/min、加料速率为5-8kg/h的熔融共混，之后用模头直径为50-80mm的吹膜机进行熔体温度为160-170℃、吹胀比为2.0-2.5、牵引速度为10-15m/min、冷却风环温度为20-25℃的吹膜处理，再经热切制袋处理，得到厚度为20-50μm的可降解淀粉基塑料袋。
25、本发明的有益效果：
26、本发明提供了一种可降解淀粉基塑料袋及其制备方法，本发明通过以下方法有效提高了淀粉基塑料袋的防潮能力、防霉能力、力学性能和可降解性。
27、(1)本发明改性淀粉凝胶中淀粉经高温糊化后，颗粒吸水膨胀破裂，形成网状凝胶结构，成为复合材料的天然基料；甘油会嵌入淀粉分子链间，破坏氢键作用，降低淀粉的玻璃化转变温度，提升材料柔韧性和可塑性，避免成品硬脆易裂；硅烷偶联剂可改善淀粉与聚乳酸等合成聚合物的界面相容性，提升复合材料的拉伸强度、抗撕裂性，还可降低淀粉的吸湿性，提高耐水性能，延缓水分子对淀粉网络的破坏。淀粉凝胶的网状结构会与合成聚合物形成“互穿网络”，结合偶联剂的界面桥接作用，可进一步提升塑料袋的拉伸强度和断裂伸长率，使其更耐受日常使用中的拉伸和冲击；甘油的增塑作用减少淀粉分子间的刚性交联，降低脆性，提高材料柔韧性。淀粉在高温下易氧化降解，偶联剂的包覆作用可能提升淀粉的热稳定性，减少加工过程中的降解损失。
28、(2)本发明壳聚糖复合微粒中壳聚糖本身具有天然抗菌活性，其季铵化改性后水溶性增强、阳离子电荷密度提高，抗菌能力进一步提升，可有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等微生物生长，同时纳米氧化锌具有广谱抗菌性，其高比表面积可增强与微生物的接触效率，与壳聚糖季铵盐形成协同抗菌体系，显著增强塑料袋的防霉能力；壳聚糖可增强淀粉、聚乳酸等组分间的界面结合力，改善复合材料的拉伸强度和抗撕裂性能；分散均匀的纳米氧化锌可作为“刚性填料”，通过物理交联作用提升材料的刚性和耐热性，同时避免因添加量过高导致的脆性增加。壳聚糖季铵盐的阳离子基团可与改性淀粉、聚乳酸等组分通过静电作用或氢键形成较强的界面相互作用，增强相容性，改善加工过程中的熔融流动性和吹膜稳定性。氧化锌对紫外线具有强吸收和散射作用，可有效抑制聚乳酸等高分子材料因紫外辐射引起的氧化降解，延长塑料袋的户外使用寿命；壳聚糖是天然多糖，可被微生物分泌的酶分解为低聚糖和氨基酸，其复合微粒的引入可能通过增加天然组分比例促进环境中微生物的代谢分解。
29、(3)本发明聚乳酸复合材料中纳米二氧化硅经硅烷偶联剂改性后，表面亲油性增强，可均匀分散在聚乳酸基体中，形成物理阻隔网络，阻碍水分子渗透路径，从而提升材料的防潮性和防水性；过氧化二异丙苯可引发聚乳酸分子链间的交联反应，形成更致密的三维网状结构，进一步降低材料的吸水率，强化防水、防潮效果。复合材料的致密结构减少了材料吸湿性，降低霉菌生长所需的湿度环境，间接抑制霉菌繁殖。纳米二氧化硅均匀分散后可作为“物理增强剂”，通过负载传递作用提高材料的拉伸强度、弹性模量和抗冲击性能；交联剂会使聚乳酸分子链形成网状结构，增强分子间作用力，提升材料的刚性和耐热变形能力，尤其在吹膜过程中，可减少薄膜破裂风险，改善加工稳定性。
30、(4)本发明增效剂中纳米蒙脱土可形成物理屏障，阻碍水分子渗透，显著提升材料的阻隔性能，降低吸水率；硅烷偶联剂通过改善蒙脱土与聚合物基体的界面相容性，减少填料与基体间的孔隙，进一步增强防潮能力。壳聚糖季铵盐能通过破坏微生物细胞膜或吸附负电荷微生物，直接抑制霉菌生长；黑枸杞提取物富含多酚类抗氧化物质，可协同抑制微生物代谢，延缓霉菌繁殖；纳米蒙脱土的高比表面积可能吸附霉菌代谢产物，间接增强防霉效果。黑枸杞提取物的天然有机成分可作为微生物代谢底物，加速生物降解；纳米蒙脱土的纳米效应可能通过催化水解或增强酶吸附作用，促进材料分解。纳米蒙脱土的层状阻隔和硅烷偶联剂的疏水改性共同降低材料吸水率，提升耐水性能；壳聚糖季铵盐的阳离子基团能通过电荷作用吸附于材料表面，形成疏水层。纳米蒙脱土作为增强填料，可通过“纳米增强效应”提高拉伸强度和弹性模量；硅烷偶联剂kh-570通过化学键合改善界面粘结力，减少应力集中，提升韧性。
31、因此，本发明制备出的淀粉基塑料袋具有优异的防潮能力、防霉能力、力学性能和可降解性，以及更加广泛的应用前景。