摘 要:本发明涉及绿色复合薄膜技术领域,尤其涉及一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,包括以下制备方法:首先,配制一定浓度的海藻酸钠溶液,确保其溶液的均匀性?接着,将天然亚麻纤维整理平铺于模具中,配制好的海藻酸钠溶液缓慢倒入铺有亚麻纤维的模具中,使溶液充分浸润纤维,形成均匀的复合体系?之后,向模具中加入0.1?0.3mol/L钙离子溶液,薄膜交联成型?最后,将成型后的薄膜置于烘箱中进行干燥处理,去除多余的水分,最终得到天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜?本发明的复合薄膜不仅在机械性能和环保性能上表现出色,而且在食品包装?日用品包装等多种应用场景中具有广阔的应用前景?
权利要求书
1.一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:按照复合薄膜材料组份称取原料;
步骤2:海藻酸钠溶液的制备:将海藻酸钠粉末加入到100ml去离子水中,加热搅拌至完全溶解,制得海藻酸钠溶液;步骤3:亚麻纤维平铺:将亚麻纤维整理平铺于玻璃模具;
步骤4:溶液流延:将海藻酸钠溶液均匀地浇铸在干燥洁净的玻璃模具中,流延成膜,得到复合膜溶液;
步骤5:交联成膜:将钙离子溶液加入上述复合膜溶液中,形成交联网络结构,交联成膜;
步骤6:干燥成型:置于精密鼓风干燥箱干燥,待膜基本成型,无流动性且可将薄膜缓慢剥离,即可得到复合薄膜?
2.根据权利要求1所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,步骤1中,复合薄膜的原料包括海藻酸钠?适量的亚麻纤维?0.1?0.3mol/L钙离子溶液?甘油和去离子水?
3.根据权利要求2所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,所述海藻酸钠为天然多糖基材料?
4.根据权利要求2所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,所述亚麻纤维为天然高分子材料?
5.根据权利要求2所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,所述钙离子溶液为交联剂?
6.根据权利要求1所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,步骤1中,海藻酸钠的溶解温度为30℃,搅拌时间为60分钟?
7.根据权利要求1所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,步骤5中,交联反应的时间为30分钟,以确保薄膜的均匀性和力学性能?
8.根据权利要求1所述的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,其特征在于,步骤6中,干燥温度为60℃,干燥时间为3?6小时?
技术领域
本发明涉及绿色复合薄膜技术领域,尤其涉及一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法?
背景技术
海藻酸钠是一种天然高分子聚合物,可以直接从藻类中提取,可与金属阳离子进行离子交换,形成致密的交联网络结构,具有良好的可降解性和突出的成膜能力,在医药?环保?生物化学等领域得到广泛应用?亚麻纤维中含有不同量的纤维素?木质素?半纤维素等,使其具有优良的吸湿性?抗静电性?可降解性及机械性能等?此外,与其他麻类纤维相比,亚麻的纤维素含量明显较高,高达70%?80%,是较为理想的制膜原料?
聚合物复合材料综合了聚合物基体和功能填料的结构和功能,具有成为高强度功能材料的潜力?如公开号为CN112812380A中公开了《一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜及其制备方法和应用》,该方法通过制备芳纶纳米纤维提高海藻酸钠复合膜的性能?公开号为CN114957787B中公开了《儿茶酚功能化壳聚糖多孔纳米纤维膜/海藻酸钠复合材料的制备方法》,该方法利用热致相分离法制备壳聚糖多孔纳米纤维膜,后通过低温等离子辐照将儿茶酚接枝到纤维膜上,最后将纤维膜与海藻酸钠复合得到多功能的复合材料?公开号为CN110452423B中公开了《一种复合膜及其制备方法》,该方法将海藻酸钠?明胶?氧化石墨烯共混,以获得环境友好型复合膜材料?
上述方法能够有效得到复合材料,但是大多存在一些不足?例如:原料不易得,制作过程繁琐,反应条件较为苛刻等,从而难以应用于工业生产?为了解决这些问题,亟需探求一种方法简单,成本低,可用于工业化生产并可提高复合材料性能的制备工艺?
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,该方法操作安全简单,原材料来源丰富,成本低,有利于工业化生产?
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,包括如下步骤:步骤1:按照复合薄膜材料组份称取原料;
步骤2:海藻酸钠溶液的制备:将海藻酸钠粉末加入到100ml去离子水中,加热搅拌至完全溶解,制得海藻酸钠溶液;步骤3:亚麻纤维平铺:将亚麻纤维整理平铺于玻璃模具;
步骤4:溶液流延:将海藻酸钠溶液均匀地浇铸在干燥洁净的玻璃模具中,流延成膜,得到复合膜溶液;
步骤5:交联成膜:将钙离子溶液加入上述复合膜溶液中,形成交联网络结构,交联成膜;
步骤6:干燥成型:置于精密鼓风干燥箱干燥,待膜基本成型,无流动性且可将薄膜缓慢剥离,即可得到复合薄膜?
优选地,步骤1中,复合薄膜的原料包括海藻酸钠?适量的亚麻纤维?0.1?0.3mol/L钙离子溶液?
优选地,所述海藻酸钠为天然多糖基材料?
优选地,所述亚麻纤维为天然高分子材料?
优选地,所述钙离子溶液为交联剂?
优选地,步骤1中,海藻酸钠的溶解温度为30℃,搅拌时间为60分钟?
优选地,步骤5中,交联反应的时间为30分钟,以确保薄膜的均匀性和力学性能?
优选地,步骤6中,干燥温度为60℃,干燥时间为3?6小时?
通过采用上述技术方案:以海藻酸钠作为基体材料,天然亚麻纤维作为增强相,通过与钙离子交联形成稳定的网络结构以具备良好的力学性能和结构稳定性,溶液流延法和热风干燥法制备得到可降解生物复合薄膜?
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1?本发明复合薄膜的主要原材料和辅助剂均为无毒无害?可降解材料,为环境友好型材料,避免了长期存在于环境中造成污染的问题?
2?本发明复合薄膜的原料均为天然生物质资源,来源广泛,易于获得,价格廉价,具有较高的经济效益和市场竞争力?
3?本发明复合薄膜的机械性能较好,可生物降解,可通过合理的配比和加工工艺制成不同种类的薄膜,能够满足多种应用需求?
4?本发明复合薄膜的制备方法安全,工艺流程简单,生产成本低,可用于工业化生产,市场前景良好?
附图说明
图1为本发明的流程图;
图1
图2为本发明制备得到的复合薄膜照片图;
图2
图3为本发明实施例1的机械性能图;
图3
图4为本发明实施例2的机械性能图;
图4
图5为本发明实施例3的机械性能图;
图5
图6为本发明实施例1的可降解率图;
图6
图7为本发明实施例1的土壤降解结果图?
图7
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚?完整地描述,以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征,从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定?本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围?
实施例
复合薄膜的原料组成:海藻酸钠1.5g,亚麻纤维,0.1mol/L钙离子溶液,甘油和去离子水?
本实施例的复合薄膜制备方法:
将1.5g海藻酸钠溶解于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,之后加入甘油,继续搅拌形成均匀溶液?
亚麻纤维整理平铺于模具?
将海藻酸钠溶液均匀地流延于玻璃模具中,向其中加入0.1mol/L钙离子溶液,形成交联网络结构,静置30分钟?
将装有复合膜液的模具置于温度为60℃的精密鼓风干燥箱干燥3小时,置于室温下冷却,成型后缓慢剥离,制备得到复合薄膜?
所得复合薄膜的机械性能和可降解率分别如图3和6所示,拉伸强度为34.154MPa,断裂伸长率为23.286%,可降解率为86.66%?
实施例
复合薄膜的原料组成:海藻酸钠1.5g,亚麻纤维,0.1mol/L钙离子溶液,甘油和去离子水?
本实施例的复合薄膜制备方法:
将1.5g海藻酸钠溶解于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,之后加入甘油,继续搅拌形成均匀溶液?
亚麻纤维整理平铺于模具?
将海藻酸钠溶液均匀地流延于玻璃模具中,向其中加入0.1mol/L钙离子溶液,形成交联网络结构,静置30分钟?
将装有复合膜液的模具置于温度为60℃的精密鼓风干燥箱干燥5小时,置于室温下冷却,成型后缓慢剥离,制备得到复合薄膜?
所得复合薄膜的机械性能如图4所示,拉伸强度为37.638MPa,断裂伸长率为35.110%?
实施例
复合薄膜的原料组成:海藻酸钠1.5g,亚麻纤维,0.1mol/L钙离子溶液,甘油和去离子水?
本实施例的复合薄膜制备方法:
将1.5g海藻酸钠溶解于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,之后加入甘油,继续搅拌形成均匀溶液?
亚麻纤维整理平铺于模具?
将海藻酸钠溶液均匀地流延于玻璃模具中,向其中加入0.1mol/L钙离子溶液,形成交联网络结构,静置30分钟?
将装有复合膜液的模具置于温度为60℃的精密鼓风干燥箱干燥6小时,置于室温下冷却,成型后缓慢剥离,制备得到复合薄膜?
所得复合薄膜的机械性能如图5所示,拉伸强度为34.755MPa,断裂伸长率为26.591%?
综上所述,本发明以海藻酸钠作为基体材料,天然亚麻纤维作为增强相,通过与钙离子交联形成稳定的网络结构以具备良好的力学性能和结构稳定性,溶液流延法和热风干燥法制备得到可降解生物复合薄膜?本发明的制备方法安全,工艺流程简单,生产成本低,可适用于工业化生产?此外,本发明制备的复合薄膜在自然环境中能够降解,在降解过程中不会产生有毒有害物质,对环境和人体无害,避免了长期存在于环境中造成污染的问题?
本发明中披露的说明和实践,对于本技术领域的普通技术人员来说,都是易于思考和理解的,且在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰?因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进,也应视为本发明的保护范围?
文章摘自国家发明专利,一种可降解天然亚麻纤维/海藻酸钠复合薄膜的制备方法,发明人:张淑平,藏睿,刘琪,李齐宇,曲松,申请号:202510396193.5,申请日:2025.03.31
