[发明专利]一种纳米纤维素增强的全生物降解薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全生物降解薄膜及其制备方法，尤其涉及一种纳米纤维素增强的全生物降解薄膜及其制备方法。

背景技术

可降解薄膜是指在一定的使用期内具有与其相对应的普通薄膜一样的功效，而在完成一定功能的服役期，或在远未达到使用寿命期而被废弃后，在特定环境条件下，其物理化学结构发生重大变化，且能迅速自动分解而被自然环境同化的一类薄膜。

常用的可降解薄膜主要有以下几类：(1)生物降解薄膜：该类薄膜可被自然存在的微生物作用而降解；(2)光降解薄膜：该类薄膜可以通过在试剂中引入光增感基团和添加有光增感作用的化学助剂来制备；(3)光/生物降解薄膜：该类薄膜通常是由光敏剂、生物降解剂复合来控制降解发生:(4)化学降解薄膜：该类薄膜包括氧化降解薄膜和水解降解薄膜。

光/生物降解薄膜的降解效率低，残余物分子量大，很难被微生物继续降解。这些未被完全降解的部分会形成网状结构，影响农作物对养分、水分的吸收，从而导致农作物减产，同时也会影响土壤的结构，影响土地的可持续利用。

完全降解薄膜主要是由微生物合成聚合物(如脂肪族聚酯、聚二元酸二元醇酯类等)、化学合成聚合物(如脂肪族聚酯、聚乙二醇、聚乙烯醇及其衍生物等)、天然聚合物及其衍生物(如纤维素及其衍生物、蛋白质及其衍生物、偶联剂改性淀粉、热塑性淀粉、糊化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉、葡聚糖、明胶等)等来制备的。但一般完全降解薄膜的材料强度较低，在很多领域不能适用，需要进行增强处理。

生物降解薄膜通常以淀粉、纤维素、木质素等物质为填充物，以丙烯酸类共聚物、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯基单体共聚物等为增强剂制备而得，例如中国专利CN102604139A和CN103866487A；这种薄膜被微生物分解的只是其中添加的生物活性物质，而聚合物本身没有被分解，使得最终降解的结果是聚合物由大块、整块变成了小块、碎块，反而不利于回收，给环境造成了更多的问题；另外，现有的生物降解薄膜通常要加入增强剂，而目前较多地采用植物纤维作为增强剂，例如中国专利CN101434735A，然而其增强效果并不明显；此外，在生物降解薄膜的制备时多采用真空脱泡法，例如中国专利CN102604139A，然而该方法制备得到的生物降解薄膜透气性能差，强度不高。

因此，寻找一种具有可完全降解、透气性和柔韧性好、强度高、对环境友好的全生物降解薄膜是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全生物降解薄膜及其制备方法，特别是一种纳米纤维素增强的全生物降解薄膜及其制备方法。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种纳米纤维素增强的全生物降解薄膜，该薄膜按重量份包括以下组分：纳米纤维素6-50份，聚合物基质24-100份，消泡剂0.31-9.37份，凝胶剂0.312-12.5份，助凝剂0.0003125-1.87份，增塑剂0.312-12.5份，分散剂0.625-6.25份，交联剂0.3125-1.87份。

本发明所述的薄膜中，所述的纳米纤维素含量为6-50份，例如可以是6份、8份、10份、12.5份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份。

本发明所述的薄膜中，所述的聚合物基质含量为24-100份，例如可以是24份、28份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份、100份。

本发明所述的薄膜中，所述的消泡剂为0.31-9.37份，例如可以是0.31份、0.4份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.37份。

本发明所述的薄膜中，所述的凝胶剂为0.312-12.5份，例如可以是0.312份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份。

本发明所述的薄膜中，所述的助凝剂为0.0003125-1.87份，例如可以是0.0003125份、0.0005份、0.001份、0.005份、0.01份、0.05份、0.1份、1份、1.5份、1.87份。