專利名稱：一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法。
背景技術(shù)：
從上世紀(jì)80年代開始，研究人員將注意力投向研發(fā)改性淀粉膜和淀粉與可生物降解高分子化合物共混膜。Chiellini等對一些可生物降解的聚酯類物質(zhì)比如聚羥烷基酯、聚乳酸、聚己內(nèi)酰胺在淀粉基材料中的應(yīng)用進行了研究，研究結(jié)果表明，這些物質(zhì)不僅具有生物可降解性和生物相容性，其機械性能也很好。但這些聚合物的使用成本較高，不利于材料的工業(yè)化。Funke等為使原材料價廉易得,開始從農(nóng)產(chǎn)品中尋找適合的天然高分子化合物，如纖維素、木質(zhì)素、果膠、甲殼素及蛋白質(zhì)等，研發(fā)完全可生物降解型淀粉基膜。在這些天然高分子化合物中，木質(zhì)素作為造紙工業(yè)和新興的生物質(zhì)燃料乙醇工業(yè)的主要副產(chǎn)品，其資源化和高值化利用一直是研究人員長期以來關(guān)注的焦點。Baumberger 在 2OO2 年出版的《Chemical Modification, Properties, and Usageof Lignin》(Thomas Q.Hu,Kluwer Academic/plenum Publishers,New York,2002,1-20.)中編寫的第一章“Starch-lignin films”,對淀粉-木質(zhì)素膜的制備方法、熱力學(xué)性質(zhì)、淀粉與木質(zhì)素的相互作用機制和淀粉-木質(zhì)素共混物潛在應(yīng)用前景等進行了綜述，文中提出，目前廣泛使用的小分子增塑劑甘油在膜加工過程中，存在由于分子量低引起的共混液中相分離現(xiàn)象發(fā)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法在膜加工過程中，存在由于分子量低引起的共混膜中相分離的問題，提供了一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法。本發(fā)明一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，是通過以下步驟進行的:一、將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為1% 10%的玉米淀粉水溶液，然后邊攪拌邊升溫至95°C，并保持15 25min，得到淀粉糊化液；二、向步驟一得到的糊化液中加入羥甲基化堿木質(zhì)素、質(zhì)量百分含量為50%戊二醛和甘油，降溫至20 90°C，反應(yīng)1 5h，得到制膜液；三、將步驟二得到的制膜液冷卻至室溫，然后真空脫泡，平鋪流延，然后置于70°C的恒溫干燥箱中，保持I 2h，然后取出，在室溫下靜置8 12h，揭膜，得到堿木質(zhì)素-淀粉膜，即完成堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法；其中步驟一中玉米淀粉與步驟二中羥甲基化堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: (0.2 1)，步驟一中玉米淀粉與步驟二中質(zhì)量百分含量為50%戊二醛的質(zhì)量體積比為1g: (0.1 l)mL，步驟一中玉米淀粉與步驟二中甘油的質(zhì)量體積比為Ig: (0.5 2)mL。本發(fā)明利用交聯(lián)反應(yīng)提高淀粉與堿木質(zhì)素在復(fù)合材料中的相容性，并通過向堿木質(zhì)素分子中引入羥甲基官能團，使復(fù)合膜材料的吸水率超過淀粉與堿木質(zhì)素簡單共混得到的膜材料的三倍，與共混膜對比，本發(fā)明的堿木質(zhì)素-淀粉膜質(zhì)地均勻，柔軟，在水中浸泡24h后，膜材料的形狀沒有明顯改變，材料依然很均勻，沒有水泡形成，；利用掃描電鏡對膜材料的表面及斷面微觀形貌進行觀察，發(fā)現(xiàn)膜材料中組分間相容性好，沒有明顯的相分離現(xiàn)象發(fā)生，因此可作為保濕性膜材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)園藝、果蔬包裝、日用化學(xué)品等領(lǐng)域。
圖1為試驗I制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜表面的SEM照片；圖2為試驗I制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜斷面的SEM照片。
具體實施例方式具體實施方式
一:本實施 方式一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，是通過以下步驟進行的:一、將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為1% 10%的玉米淀粉水溶液，然后邊攪拌邊升溫至95°C，并保持15 25min，得到淀粉糊化液；二、向步驟一得到的糊化液中加入羥甲基化堿木質(zhì)素、質(zhì)量百分含量為50%戊二醛和甘油，降溫至20 90°C，反應(yīng)I 5h，得到制膜液；三、將步驟二得到的制膜液冷卻至室溫，然后真空脫泡，平鋪流延，然后置于70°C的恒溫干燥箱中，保持I 2h，然后取出，在室溫下靜置8 12h，揭膜，得到堿木質(zhì)素-淀粉膜，即完成堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法；其中步驟一中玉米淀粉與步驟二中羥甲基化堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: (0.2 I)，步驟一中玉米淀粉與步驟二中質(zhì)量百分含量為50%戍二醒的質(zhì)量體積比為Ig: (0.1 l)mL,步驟一中玉米淀粉與步驟二中甘油的質(zhì)量體積比為Ig: (0.5 2)mL。本實施方式利用交聯(lián)反應(yīng)提高淀粉與堿木質(zhì)素在復(fù)合材料中的相容性，并通過向堿木質(zhì)素分子中引入羥甲基官能團，使復(fù)合膜材料的吸水率超過淀粉與堿木質(zhì)素簡單共混得到的膜材料的三倍，與共混膜對比，本實施方式的堿木質(zhì)素-淀粉膜質(zhì)地均勻，柔軟，在水中浸泡24h后，膜材料的形狀沒有明顯改變，材料依然很均勻，沒有水泡形成，；利用掃描電鏡對膜材料的表面及斷面微觀形貌進行觀察，發(fā)現(xiàn)膜材料中組分間相容性好，沒有明顯的相分離現(xiàn)象發(fā)生，因此可作為保濕性膜材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)園藝、果蔬包裝、日用化學(xué)品等領(lǐng)域。
具體實施方式
二:本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為3% 7%的玉米淀粉水溶液。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為5%的玉米淀粉水溶液。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟一在40min內(nèi)升溫至95°C。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二中降溫至50°C。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟二中反應(yīng)2h。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟三中保持1.5h。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八:本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟一中玉米淀粉與步驟二中羥甲基化堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: 0.7。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九:本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟一中玉米淀粉與步驟二中質(zhì)量百分含量為50%戊二醛的質(zhì)量體積比為Ig: 0.lmL。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十:本實施方式與具體實施方式
一至九之一不同的是步驟一中玉米淀粉與步驟二中甘油的質(zhì)量體積比為Ig: 0.8mL。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式
一至九之一相同。通過以下試驗驗證本發(fā)明的有益效果:試驗1、本試驗一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，是通過以下步驟進行的:一、將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為5%的玉米淀粉水溶液，然后邊攪拌邊升溫至95°C，并保持20min，得到淀粉糊化液；二、向步驟一得到的糊化液中加入羥甲基化堿木質(zhì)素、質(zhì)量百分含量為50%戊二醛和甘油，降溫至50°C，反應(yīng)2h，得到制膜液；三、將步驟二得到的制膜液冷卻至室溫，然后真空脫泡，再將制膜液倒在不銹鋼板上平鋪流延，然后將帶有制膜液的不銹鋼板置于70°C的恒溫干燥箱中，保持1.5h，然后取出，在室溫下靜置10h，揭膜，得到堿木質(zhì)素-淀粉膜，即完成堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法；其中步驟一中玉米淀粉與步驟二中羥甲基化堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: 0.7，步驟一中玉米淀粉與步驟二中質(zhì)量百分含量為50%戊二醛的質(zhì)量體積比為Ig: 0.lmL，步驟一中玉米淀粉與步驟二中甘油的質(zhì)量體積比為Ig: 0.8mL。本試驗制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜的吸水率為146.3%，對本試驗制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜進行TG和DSC測試， 測試結(jié)果表明，堿木質(zhì)素-淀粉膜在90°C以下熱性能穩(wěn)定，利用掃描電鏡對堿木質(zhì)素-淀粉膜的表面及斷面微觀形貌進行觀察，結(jié)果如圖1和圖2所示，由圖1和圖2可知，本試驗制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜中組分間相容性好，沒有明顯的相分離現(xiàn)象發(fā)生，對堿木質(zhì)素-淀粉膜按照GB13022-91進行力學(xué)性能測試，本試驗制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜斷裂伸長率為62.54%，現(xiàn)有木質(zhì)素-淀粉共混膜斷裂伸長率為21.52%，吸水率為35.6%，與現(xiàn)有木質(zhì)素-淀粉共混膜相比，本試驗制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜斷裂伸長率增大和吸水率提高，因此本試驗制備的堿木質(zhì)素-淀粉膜的柔軟性好、韌性好和吸水率高，可作為保濕性膜材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)園藝、果蔬包裝、日用化學(xué)品等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種喊木質(zhì)素_淀粉膜的制備方法，其特征在于喊木質(zhì)素_淀粉膜的制備方法是通過以下步驟進行的:一、將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為1% 10%的玉米淀粉水溶液，然后邊攪拌邊升溫至95°C，并保持15 25min，得到淀粉糊化液；二、向步驟一得到的糊化液中加入羥甲基化堿木質(zhì)素、質(zhì)量百分含量為50%戊二醛和甘油，降溫至20 90°C，反應(yīng)I 5h，得到制膜液；三、將步驟二得到的制膜液冷卻至室溫，然后真空脫泡，平鋪流延，然后置于70°C的恒溫干燥箱中，保持I 2h，然后取出，在室溫下靜置8 12h，揭膜，得到堿木質(zhì)素-淀粉膜，即完成堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法；其中步驟一中玉米淀粉與步驟二中羥甲基化堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: (0.2 I)，步驟一中玉米淀粉與步驟二中質(zhì)量百分含量為50%戊二醛的質(zhì)量體積比為Ig: (0.1 l)mL，步驟一中玉米淀粉與步驟二中甘油的質(zhì)量體積比為Ig: (0.5 2)mL。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟一中將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為3% 7%的玉米淀粉水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟一中將玉米淀粉與水混合配制質(zhì)量百分含量為5 %的玉米淀粉水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟一在40min內(nèi)升溫至95 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟二中降溫至50°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟二中反應(yīng)2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟三中保持 1.5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟一中玉米淀粉與步驟二中羥甲基化堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1: 0.7。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟一中玉米淀粉與步驟二中質(zhì)量百分含量為50%戊二醛的質(zhì)量體積比為Ig: 0.lmL。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，其特征在于步驟一中玉米淀粉與步驟二中甘油的質(zhì)量體積比為Ig: 0.8mL。
全文摘要
一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法，它涉及一種堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法在膜加工過程中，存在由于分子量低引起的共混膜中相分離的問題，本發(fā)明的方法為一、制備淀粉糊化液；二、制備制膜液；三、將制膜液冷卻至室溫，然后真空脫泡，再將制膜液倒在不銹鋼板上平鋪流延，然后干燥，再在室溫下靜置，揭膜，得到堿木質(zhì)素-淀粉膜，即完成堿木質(zhì)素-淀粉膜的制備方法。本發(fā)明應(yīng)用于農(nóng)業(yè)園藝、果蔬包裝、日用化學(xué)品領(lǐng)域。
文檔編號C08K5/07GK103146008SQ20131010602
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者史瑞欣 申請人:東北林業(yè)大學(xué)