專利名稱：一種生物可降解復合膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合膜及其制備方法，尤其涉及一種生物可降解的復合膜及其制備方法，屬于環(huán)保技術領域。
背景技術：
傳統(tǒng)的化學合成塑料因其具有質(zhì)輕、強度高、加工性能好、價格低廉等優(yōu)點而被廣泛應用于食品包裝和保鮮。但化學合成塑料制品使用后遺棄在自然環(huán)境中不可降解或降解程度低，造成了嚴重的“白色污染”。另外，石油、天然氣等不可再生資源越用越少，據(jù)報道全世界的石油儲量只能用41年，因而石油基塑料的生產(chǎn)受到很大的阻力，開發(fā)新型可降解的包裝材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學合成塑料迫在眉睫。近年來，以天然可食性物質(zhì)(如多糖、蛋白質(zhì)等)為原料的可食性膜已成為食品包裝領域的研究熱點；與化學合成塑料膜相比，可食性膜同樣可以通過阻止氧氣、水汽及溶質(zhì)的遷移來保持食品的品質(zhì)，在自然環(huán)境中可生物降解，對環(huán)境無污染。此外，可食性膜可直接食用，并可作為營養(yǎng)物質(zhì)、功能性成分(如抗褐變 齊U、抑菌劑、防腐劑等)的載體，對于增進人們的身體健康具有十分重要的意義。蛋清蛋白是一種營養(yǎng)豐富、來源廣泛的蛋白質(zhì)，其含有人體所需的8種必需氨基酸，尤其是含硫氨基酸較多，作為一種重要的食品加工原料，蛋清蛋白具有許多重要的功能特性，如溶解性、持水性、起泡性、成膜性和凝膠性等。近年來，國內(nèi)外學者已對其部分功能特性作了很多有益的研究，但對以蛋清蛋白為成膜主料的可食膜的研究還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機械性能好的生物可降解復合膜。本發(fā)明的另一目的在于提供上述生物可降解復合膜的制備方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的—種生物可降解復合膜，其特征在于它是以增塑劑、增強劑、交聯(lián)劑、蛋清蛋白和納米SiOx為原料制得的；所述增塑劑由體積比為3 1的甘油與聚乙二醇400組成，增強劑為CMC-Na (羧甲基纖維素鈉)，所述交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷。納米SiOx為本領域技術人員均明確的物質(zhì)，它是無定型白色粉末(指其團聚體)，是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料；其顆粒尺寸小(為5 15納米)，比表面積大(達640 700m2 / g)，表面存在不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，經(jīng)高分辨電鏡觀測發(fā)現(xiàn)，其表面含有許多納米極介孔結(jié)構，用OmnisorplOOCX比表面和孔隙率分析儀測得其表面孔隙率值為0. 611ml / g,因表面欠氧而偏離了穩(wěn)態(tài)的娃氧結(jié)構,故分子式為SiOx。以上原料均為市售產(chǎn)品。進一步，上述生物可降解復合膜中，上述增塑劑的加入量為30. 9g/L、上述的增強劑為5. 5g/L、上述的交聯(lián)劑為7. lg/L、上述的蛋清蛋白為80g/L、上述的納米SiOx為lg/L。上述生物可降解復合膜機械性能強、透光率高、氣體阻隔性好且熱封性能好，可用于替代或部分替代塑料膜，應用前景廣闊。
發(fā)明人在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，若制備方法控制不好，易出現(xiàn)成膜率不高、成膜不均勻的問題，因此優(yōu)選以下制備方法。上述生物可降解復合膜的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行I、將納米SiOx加入到蒸餾水中，超聲分散均勻后，得納米SiOx懸浮液；2、向上述分散均勻的納米SiOx懸浮液中添加蛋清蛋白和上述的增塑劑，磁力攪拌均勻，用lmol/L的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值至7 ;3、再加入上述的增強劑和交聯(lián)劑，在攪拌狀態(tài)下60°C水浴30min，過濾，加入
0.6g/L (即過濾后的每IL膜液中加入0. 06g)的市售高碳醇脂肪酸脂食用消泡劑對膜液進行消泡、在90W的功率下超聲脫氣30min，冷卻，量取脫氣液于涂有0. 05mL/100cm2吐溫80的塑料板上流延成膜，將塑料板放入60°C鼓風干燥箱中干燥3. Oh、揭膜制得本發(fā)明生物可降解復合膜。 以上制得的生物可降解復合膜在RH〈90%環(huán)境下密封貯存可長達I年不會變質(zhì)。本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明生物可降解復合膜具有優(yōu)異的機械性能和阻隔性能，其拉伸強度達
3.68±0. 046MPa、斷裂伸長率為57. 2±0. 361% ;水蒸氣透過系數(shù)為4. 84±0. 436g mm/m2 d kPa、透油系數(shù)低于0. 50g mm/m2 d、空氣透過系數(shù)低于1.0X I(T12Cm3(標態(tài)) cm/cm2 s kPa ;透光率高、熱封性能好；具有塑料包裝膜的使用性能，完全可替代現(xiàn)有的塑料包裝膜。
采用本發(fā)明生物可降解復合膜的制備方法，其成膜率高達99%以上；制得的復合膜質(zhì)地均勻?？傊?，本發(fā)明生物可降解復合膜用于替代塑料包裝膜，減少了環(huán)境污染；增進了人體健康塑料食品包裝膜的化學增塑劑可向食品遷移，對人體健康不利，本發(fā)明制備的生物可降解復合膜作為食品內(nèi)包裝，不含化學增塑劑，大大減少了有毒有害物質(zhì)向食品內(nèi)部遷移，對于增進人體健康具有重要意義；方便人們生活本發(fā)明制備的生物可降解復合膜作為食品包裝膜可以直接溶于熱水中，如作為方便面、方便粉絲的調(diào)料袋，可與其一起用熱水浸泡，幾分鐘即溶解，使用極其方便。


圖I為未添加納米SiOx的膜表面結(jié)構圖。圖2為實施例I制得的生物可降解復合膜表面結(jié)構圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。實施例I一種生物可降解復合膜，它是按如下制得的I、原料增塑劑為體積比3 1的甘油與聚乙二醇400、交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、增強劑為羧甲基纖維素鈉、蛋清蛋白和納米SiOx，其中增塑劑在最終整個膜液體系中的加入量為30. 9g/L、增強劑為5. 5g/L、交聯(lián)劑為7. lg/L、蛋清蛋白為80g/L、納米SiOx為lg/L ；2、將納米SiOx加入到蒸餾水中，采用超聲波材料分散機使納米SiOx均勻分散在水中，得納米SiOx懸浮液；3、向上述分散均勻的納米SiOx懸浮液中添加蛋清蛋白和上述增塑劑，磁力攪拌均勻，用lmol/L的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值至7 ;4、再加入羧甲基纖維素鈉和環(huán)氧氯丙烷，在攪拌狀態(tài)下60°C水浴30min，過濾，力口A 0. 6g/L (即過濾后的每IL膜液中加入0. 06g)的市售高碳醇脂肪酸脂食用消泡劑對膜液進行消泡、在90W的功率下超聲脫氣30min，冷卻，量取脫氣液于涂有0. 05mL/100cm2吐溫80 的塑料板上流延成膜，將塑料板放入60°C鼓風干燥箱中干燥3. Oh、揭膜制得生物可降解復合膜。以上制得的生物可降解復合膜具有優(yōu)異的機械性能和阻隔性能，其拉伸強度達
3.68±0. 046MPa、斷裂伸長率為57. 2±0. 361% ;水蒸氣透過系數(shù)為4. 84±0. 436g mm/m2 d kPa、透油系數(shù)低于0. 50g mm/m2 d、空氣透過系數(shù)低于1.0X I(T12Cm3(標態(tài)) cm/cm2 s kPa ;透光率高、熱封性能好；具有塑料包裝膜的使用性能，完全可替代現(xiàn)有的塑料包裝膜。以上方法成膜率高達99%以上，如圖2所示，制得的可降解生物復合膜質(zhì)地均勻。實施例2一種生物可降解復合膜，它是按以下制得I、原料增塑劑為體積比3 1的甘油與聚乙二醇400、交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、增強劑為羧甲基纖維素鈉、蛋清蛋白和納米SiOx，其中增塑劑的加入量為30. 9g/L、增強劑為
5.5g/L、交聯(lián)劑為7. lg/L、蛋清蛋白為80g/L、納米SiOx為lg/L ；2、將納米SiOx加入到蒸餾水中，采用超聲波材料分散機使納米SiOx均勻分散在水中，得納米SiOx懸浮液；3、向上述分散均勻的納米SiOx懸浮液中添加蛋清蛋白、上述增塑劑、羧甲基纖維素鈉和環(huán)氧氯丙烷，磁力攪拌均勻得到膜液；將膜液涂于塑料板上流延成膜，將塑料板放入60°C鼓風干燥箱中干燥3. Oh、揭膜制得生物可降解復合膜。以上制得的生物可降解復合膜具有良好的機械性能和阻隔性能，其拉伸強度達
2.06±0. 056MPa、斷裂伸長率為48. 6±0. 954% ;水蒸氣透過系數(shù)為5. 22±0. 082g mm/m2 d kPa、透油系數(shù)約 0. 55g mm/m2 d、空氣透過系約 I. 5 X ICT12Cm3 (標態(tài)) cm/cm2*s* kPa ;可替代現(xiàn)有的塑料包裝膜。對比實施例I一種生物可降解復合膜，它是按以下制得I、原料增塑劑為體積比3 1的甘油與聚乙二醇400、交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、增強劑為羧甲基纖維素鈉和蛋清，其中增塑劑的加入量為30. 9g/L、增強劑為5. 5g/L、交聯(lián)劑為
7.lg/L、蛋清蛋白為80g/L;2、將上述蛋清蛋白、上述增塑劑、羧甲基纖維素鈉和環(huán)氧氯丙烷混合，磁力攪拌均勻得到膜液；將膜液涂于玻璃板上流延成膜，將塑料板放入60°C鼓風干燥箱中干燥3. Oh、揭膜制得生物可降解復合膜；如圖I所示，該復合膜較稀疏、質(zhì)地不均勻。
權利要求
1.一種生物可降解復合膜，其特征在于它是以增塑劑、增強劑、交聯(lián)劑、蛋清蛋白和納米SiOx為原料制得的；所述增塑劑由體積比為3 1的甘油與聚乙二醇400組成，增強劑為CMC-Na (羧甲基纖維素鈉)，所述交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷。
2.如權利要求I所述的生物可降解復合膜，其特征在于所述增塑劑的加入量為 >30.9g/L、上述的增強劑為5. 5 g/L、上述的交聯(lián)劑為7. I g/L、上述的蛋清蛋白為80 g/L、上述的納米SiOx為I g/L。
3.如權利要求I或2或3所述生物可降解復合膜的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行 a、按所述納米SiOx加入到蒸懼水中,超聲分散均勻后,得納米SiOx懸浮液； b、向所述分散均勻的納米SiOx懸浮液中添加蛋清蛋白和所述的增塑劑，磁力攪拌均勻，用Imo I/L的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值至7 ; C、再加入所述的增強劑和交聯(lián)劑,在攪拌狀態(tài)下60°C水浴30min,過濾,加入0. 6g/L的高碳醇脂肪酸脂食用消泡劑對膜液進行消泡、在90W的功率下超聲脫氣30min，冷卻，量取脫氣液于涂有0. 05mL/100cm2吐溫80的塑料板上流延成膜，將塑料板放入60°C鼓風干燥箱中干燥3. Oh、揭膜制得本發(fā)明生物可降解復合膜。
全文摘要
一種生物可降解復合膜，它是以增塑劑、增強劑、交聯(lián)劑、蛋清蛋白和納米SiOx為原料制得的；所述增塑劑由體積比為31的甘油與聚乙二醇400組成，增強劑為CMC-Na(羧甲基纖維素鈉)，所述交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷。本發(fā)明生物可降解復合膜具有優(yōu)異的機械性能和阻隔性能，具有塑料包裝膜的使用性能，完全可替代現(xiàn)有的塑料包裝膜。
文檔編號C08K5/06GK102719104SQ201210218770
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權日2012年6月28日
發(fā)明者周玲, 汪學榮 申請人:西南大學