[发明专利]细菌纤维素/PVA可生物降解复合塑料薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种细菌纤维素/PVA可生物降解复合塑料薄膜的制备方法，将细菌纤维素充分破碎，加入少量蒸馏水稀释搅拌后得到BC浆液，与预先配制的PVA水溶液在90℃水浴下共混一段时间；取一定量淀粉和少量蒸馏水置于三口烧瓶中，在同样条件下糊化，与上述PVA体系共混30min后，加入一定含量增塑剂继续反应45‑60min真空脱泡后，在平板上流延成膜。该方法制备的细菌纤维素/PVA复合塑料薄膜具有优异的力学性能，其拉伸强度达到55.47MPa，相比纯PVA薄膜提升了47.61％，薄膜断裂伸长率达到241.29％，直角撕裂强度达到127.87MPa。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及PVA塑料薄膜，由其是一种溶液流延法制备高强度细菌纤维素/PVA可生物降解复合塑料薄膜。

背景技术

随着塑料薄膜在人们日常生活中的大量使用，越来越多的高分子塑料被制备成型以满足市场需求，随之而来的就是塑料废弃物带给人们的的“白色污染”日趋严重。PVA作为可完全降解的高分子材料也已经被用于制备可生物降解塑料薄膜，由于其具有良好的成膜性和可降解性，在生物环境中可以完全降解为H₂O和CO₂，在包装和新材料技术领域逐渐被重视。但纯PVA薄膜质地过于柔软，且力学强度不高，在生产和使用过程中易变形，在一定程度上大大限制了PVA薄膜的适用范围，所以对于PVA塑料薄膜的增强改性是近年来新材料技术研究的重要课题。

由于细菌纤维素(BC)是一种生物合成原料，具有高结晶度、高抗拉强度、高弹性模量以及良好的生物相容性，目前已经在生物医药、食品工业和造纸材料等方面都得到了广泛应用。且BC具有优良的三维空间网状纤维结构，其纤维表面又有大量羟基存在，可将BC破碎后制得的浆液与PVA水溶液均匀共混，并利用BC这一结构特性与PVA含有的醇羟基相互作用，二者形成分子间的氢键，既能提升PVA薄膜的力学强度，又能够在一定程度上极大地削弱PVA成膜后的的水溶性。因此，利用细菌纤维素增强PVA制备高强度的可生物降解复合塑料薄膜，既拓展了PVA薄膜的应用范围，又符合目前环境友好型高分子材料的研究前景，对于材料技术领域的研究具有十分重要的指导意义。

通过检索，发现如下相关专利：

CN101948597B公开了一种湿法制备细菌纤维素/聚乙烯醇复合膜的方法，包括：(1)将细菌纤维素置于盛有水的容器中，采用机械方式破碎，得细菌纤维素匀浆；(2)测定细菌纤维素匀浆的含水率；(3)将聚乙烯醇PVA用蒸馏水配制成质量百分浓度为5％～20％的水溶液；(4)以含水率为93v/v％～99v/v％的细菌纤维素匀浆与浓度为5wt％～20wt％的聚乙烯醇水溶液按质量比1∶1～15的均匀混合；(5)将混合物溶液均匀的铺在模具中，脱泡后在室温下放置12～36小时，然后在pH为1.0～5.0之间，温度为65℃～95℃的过饱和盐溶液中凝固成形后，加入浓度为20wt％～40wt％的醛溶液，进行交联10～60min，制得细菌纤维素/聚乙烯醇复合膜，用去离子水冲洗复合膜至中性。

CN102961784B公开了一种细菌纤维素/聚乙烯醇复合材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)医用细菌纤维素湿膜块的制备；(2)高分子溶液的配制：在高温95～130℃，高压0.05～0.15MPa的条件下，配制质量浓度20～40％的聚乙烯醇水溶液，即为高分子溶液；(3)细菌纤维素湿膜块浸渍高分子溶液：(4)冻融交联，形成复合材料。本发明制备的PVA/BC复合系列材料，当PVA浓度达到20％时，压缩模量达到30MPa以上，尤其是PVA浓度达到28％时，压缩模量达到50MPa以上，可用于制备半月板或软骨组织的替换物，或制备半月板或软骨组织的修复制品，能满足软骨、半月板等承重型组织的力学强度需要。