[发明专利]一种以可生物降解聚氨酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以可生物降解聚氨酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法，所述防水淀粉膜是由全淀粉基膜材芯层以及芯层两侧的可生物降解聚氨酯涂层组成，所述的可生物降解聚氨酯涂层通过如下方式形成：(1)将聚己内酯多元醇、多异氰酸酯在氮气保护下充分搅拌反应，制备成预聚物，然后向其中添加亲水扩链剂、催化剂、成盐剂、预聚物溶剂继续充分搅拌反应，最后分散在水中搅拌均匀，制成可生物降解聚氨酯水乳液；(2)在芯层两个表面分别涂覆可生物降解聚氨酯水乳液，然后干燥成膜，形成可生物降解聚氨酯涂层。本发明制得的防水淀粉膜具有良好的机械性能、湿态机械性能和防水性能，且原料来源广泛、加工方便、生产成本低，易于实现工业生产。

技术领域

本发明涉及一种防水淀粉膜，特别是涉及一种以可生物降解聚氨酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法。

背景技术

淀粉基材料价格便宜，并具有良好的生物相容性和生物降解性，已被应用于药物释放、包装和农业等领域中。随着国家对环保的重视，淀粉基可降解包装材料已经成为人们关注的焦点。但是，在作为外包装材料的使用过程中，除了外界环境会产生水汽外，在大量接触水后全淀粉膜会完全丧失强度；作为食品内包装材料的使用过程中，包装盒内的食品也会产生水汽，如果直接采用全淀粉膜进行包装，由于淀粉分子的强亲水性，会容易使得淀粉基材料受到水分的影响，导致其存在一定的性能缺陷，特别是水蒸气渗透性和防水性能等方面；因此，不防水的淀粉膜很难作为内外包装材料的使用，极大的限制淀粉基包装材料的应用。

为了提高淀粉基材料的耐湿性和防水性，开发了各种混合、合成和涂层技术，如与脂肪或油脂混合，与蛋白/明胶混合，用矿物填料、纤维素纤维、多糖基颗粒和自增强技术来增强其性能等。但是与疏水性物质直接混合，很难改变淀粉基混合材料的亲水性，也常发生相分离现象，也难以发挥各个材料的优势性能；除非淀粉的含量足够低，疏水聚合物在混合物中形成单独相，此时淀粉只是作为一种填料。另一方面，淀粉交联技术在生产过程中需要将交联剂与淀粉悬浮液混合，然后流延成膜，这种方法并不适合工业制造，因为工业上淀粉膜材主要是通过挤压铸造生产的。表面涂层法具有易于加工、成本低、厚度控制灵活、能最大化基底材料的自然性质等的优点，有利于淀粉膜材的后处理。

中国专利申请201910812840.0公开了一种以环氧大豆油丙烯酸酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法，涉及包装材料技术领域。该防水淀粉膜以全淀粉基膜材为芯层，在芯层两面采用光固化涂层结合界面改性剂的方式，形成环氧大豆油丙烯酸酯涂层；其中，所述的环氧大豆油丙烯酸酯涂层由环氧大豆油丙烯酸酯、光引发剂、界面改性剂在溶剂中制备成光固化溶液，表面涂层：将光固化溶液涂覆于淀粉膜层形成。本发明制得的防水淀粉膜拥有良好的机械性能、透明度和防水性能，且涂层与膜之间具有良好的附着性，具有可控性好，环保安全，制备工艺简便，成本较低等优势。但这一方法因光固化时间较长，工艺复杂，难以进行连续化工业生产。

因此，如何将不同性质的基质有效复配，充分发挥各组分优势，是当前解决淀粉膜防水性差、防水材料与亲水性淀粉之间界面相容性差等问题的关键，这对促进我国淀粉基包装材料的发展、提供新型包装材料等方面具有重要意义。除此之外，实现工业化生产也是该类淀粉基包装材料有待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决淀粉膜防水性差、防水材料与亲水性淀粉之间界面相容性差以及实现工业化生产的问题，提供了一种以生物降解聚氨酯为涂层的防水淀粉膜及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题，采用了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种以可生物降解聚氨酯为涂层的防水淀粉膜，其是由全淀粉基膜材芯层以及芯层两侧的可生物降解聚氨酯涂层组成，所述的可生物降解聚氨酯涂层通过如下方式形成：

(1)将聚己内酯多元醇、多异氰酸酯在氮气保护下充分搅拌反应，制备成预聚物，然后向其中添加亲水扩链剂、催化剂、成盐剂、预聚物溶剂继续充分搅拌反应，最后分散在水中搅拌均匀，制成固含量为20～40wt％的可生物降解聚氨酯水乳液；其中聚己内酯多元醇与多异氰酸酯的摩尔比为1:2～4；