[發(fā)明專利]一種園林使用石墨烯基生物可降解復(fù)合薄膜的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410688680.0
• 申請(qǐng)日: 2014-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104403121A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秋芹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王秋芹
• 主分類號(hào): C08J7/12
• 分類號(hào): C08J7/12;C08J5/18;C08L67/04;C08L3/02;C08L1/02;C08K9/02;C08K3/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物降解材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種園林使用石墨烯基生物可降解復(fù)合薄膜的制備方法。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，園林領(lǐng)域?qū)τ诒∧さ男枨蠓浅４螅绕涫悄退釅A性以及耐腐蝕性，同時(shí)在使用過(guò)程中，薄膜的力學(xué)以及機(jī)械等性能也非常重要。現(xiàn)在可降解薄膜都采用以聚乙烯醇為主要原料來(lái)生產(chǎn)，由于聚乙烯醇的熔融溫度與分解溫度十分接近，所以一般都通過(guò)鋼板式流延或擠出T型頭流延方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)論干濕法流延，都存在生產(chǎn)效率低，能耗高，成本居高不下，缺少市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的缺點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有出現(xiàn)合適的方法所制備出來(lái)的特別材質(zhì)的水溶性生物降解薄膜。

石墨烯是最近幾十年來(lái)頗受關(guān)注的明星材料，功能化的石墨烯，為準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu)，含有羥基、羧基、環(huán)氧基和羰基等許多活性功能基團(tuán)，具有較高的比表面能，良好的親水性及機(jī)械性能，且在水極性有機(jī)溶劑中分散性較好，通過(guò)將氧化石墨烯作為新型填料來(lái)制備功能性高分子納米復(fù)合材料，可以用來(lái)改善納米復(fù)合材料的力學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電等綜合物理性能。

同時(shí)，纖維素材料、淀粉等材料具有非常好的可降解性、生物相容性以及來(lái)源廣泛，但是單一的可降解材料所制備出來(lái)的薄膜，其力學(xué)和機(jī)械等性能非常差；而聚乳酸則是該領(lǐng)域常規(guī)使用的聚合物，其具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。

如何能夠?qū)⒁陨喜牧蠌?fù)合起來(lái)，制備出一種符合園林需求，且具有優(yōu)良物化性能的復(fù)合薄膜是現(xiàn)在研究的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，研制出一種園林使用石墨烯基生物可降解復(fù)合薄膜的制備方法，

制備步驟如下：

a、將1-5g石墨粉放入圓底燒瓶中，然后依次加入適量的98%濃硫酸、高錳酸鉀和硝酸鈉，在冰浴的條件下保溫4-6h，隨后升溫至室溫，攪拌1-2h，隨后加入適量的去離子水，升溫至60-80℃，攪拌1-2h，再加入適量的雙氧水，繼續(xù)攪拌至溶液呈現(xiàn)橙黃色，隨后室溫下靜止24h，通過(guò)離心分離，稀鹽酸和去離子水依次反復(fù)洗滌2-3次，得到純凈的氧化石墨烯，并將該氧化石墨烯溶于去離子水中，超聲5-8h，制備得到濃度為1.5mg/ml的氧化石墨烯懸浮液；

b、將10-20重量份細(xì)化淀粉、20-30重量份纖維素和5-10重量份氧化石墨烯懸浮液加入到50-100重量份己內(nèi)酰胺苯磺酸類離子液體中，在60-70℃下不斷攪拌1-3h，得到均一的混合溶液A，隨后將溶于氯仿的30-40重量份聚乳酸溶液慢慢滴加入混合溶液A中，并在高速磁力攪拌的條件下，使得聚乳酸和混合溶液A混合均勻，靜置，得到混合溶液B；

c、將混合溶液B注入到制膜模具中，均勻流延,?靜置16h，隨后將其置于干燥箱中，在溫度為30℃～50℃下干燥12～72小時(shí)，取出，冷卻至室溫，揭膜，制得復(fù)合膜A；

d、將復(fù)合膜A在乙醇/水（體積比為1:5）的溶液中清洗2-4h，然后用蒸餾水清洗干凈，隨后將復(fù)合膜A浸入到1mg/ml的聚乙烯亞胺PEI溶液中胺化1-2h，取出薄膜，干燥，并用5%的稀鹽酸和去離子水清洗，干燥，得到預(yù)處理過(guò)的復(fù)合膜A；

e、將預(yù)處理過(guò)的復(fù)合膜A浸入到氧化石墨烯懸浮液中10-30min，隨后在室溫下干燥，去離子水清洗，烘干，再將其浸入到1mg/ml的聚乙烯亞胺PEI溶液中10-30min，取出后繼續(xù)在室溫下干燥，去離子水清洗，烘干，重復(fù)以上步驟5-10次，得到園林使用石墨烯基生物可降解復(fù)合薄膜；

作為優(yōu)選，步驟b中氧化石墨烯的重量份為7份；

作為優(yōu)選，所述氧化石墨烯50%以上為單層氧化石墨烯。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明通過(guò)兩次復(fù)合氧化石墨烯，一次為將其和原料混合，石墨烯可以與原料進(jìn)行充分的交聯(lián)；一次為層層自組裝，能夠使得薄膜外表面也能夠完全的石墨烯化；

（2）本發(fā)明將細(xì)化淀粉、纖維素和氧化石墨烯懸浮液加入到己內(nèi)酰胺苯磺酸類離子液體中，然后再滴加溶于氯仿的聚乳酸溶液，得到的薄膜材料具有機(jī)械性能好、熱穩(wěn)定性高、可降解、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，可用作園林領(lǐng)域使用；?

（3）本發(fā)明的復(fù)合薄膜制備方法簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

（4）所述復(fù)合薄膜耐酸堿性能好，在1mol/L的強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿溶液中浸泡15min后，其耐強(qiáng)酸的腐蝕率為4-12%，耐強(qiáng)堿的腐蝕率為2-9%，復(fù)合薄膜經(jīng)過(guò)10d的自然降解填埋后，樣品質(zhì)量損耗率為5-12%，經(jīng)過(guò)25d的自然降解填埋后，樣品被降解為許多小碎片。

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具體實(shí)施方式