[發明專利]一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810746116.8
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108864667B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 唐艷軍;毛江淳;李雪平
• 申請（專利權）人: 臺州浩展嬰兒用品股份有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L3/04;C08L3/02;C08L71/02;C08L1/02;C08J5/18;B65D65/46
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發明公開了一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜及其制備方法，所述復合薄膜包括以下重量百分比的各組分：聚乳酸：60~80%，改性淀粉：10~20%，納米原纖化纖維素：0~5%，聚乙二醇：10~20%。其方法主要是以聚乳酸為基料，通過添加改性淀粉降低其成本；并且，通過聚乙二醇包覆的方法對高壓均質方式制備的納米原纖化纖維素進行改性，將納米原纖化纖維素/聚乙二醇復合材料作為增強相加入聚乳酸/改性淀粉復合體系；最后，基于溶液澆注法制備得到可生物降解復合薄膜。本發明方法制備工藝簡單、過程環保，納米原纖化纖維素在聚乳酸中分散良好，所制備的可生物降解復合薄膜具有良好的穩定性、優異的力學性能和生物相容性。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜及其制備方法。

背景技術

在近20年中，聚乳酸（PLA）是被研究最多的高分子材料之一，它可以從玉米等生物質資源中提取，材料降解后產物為水和二氧化碳，因此具有良好的可降解性和生物相容性，被認為是一種十分具有潛力的新型環保材料，正被用于各種領域中。然而，低降解速率、相對高的成本和高的固有脆性阻礙了其進一步的發展。

淀粉，廉價且可再生的生物聚合物，其可以是提高聚乳酸生物降解性和降低成本的良好候選物。遺憾的是，PLA和淀粉是熱力學不相容的，當淀粉直接與PLA共混時，它們的界面粘合性非常差，并且PLA和淀粉的力學性能有缺陷，PLA脆性，淀粉的力學性能弱。

納米原纖化纖維素(Nanofibrillated cellulose)是一種可持續的綠色環保材料，由于其具有低密度、易生物降解、可再生、低成本、低熱膨脹、高強度等優點，是熱塑性基體材料中具有吸引力的增強填料。

近年來，纖維素和PLA復合材料的研究越來越多，但是對于NFC或NCC增強聚乳酸/改性淀粉復合材料的研究幾乎沒有。實際上，用NFC作為增強相添加到PLA/改性淀粉復合材料中是很有意義的。因為以上三者都是環境友好型材料，可完全生物降解，符合綠色環保的要求，并且可以使PLA/改性淀粉復合材料的力學性能得以提高。因而，研究開發一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜十分必要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜及其制備方法。

本發明主要是以聚乳酸為基料，通過添加改性淀粉降低其成本；并且，通過聚乙二醇包覆的方法對高壓均質方式制備的納米原纖化纖維素進行改性，將納米原纖化纖維素/聚乙二醇復合材料作為增強相加入聚乳酸/改性淀粉復合體系；最后，基于溶液澆注法制備得到可生物降解復合薄膜。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜包括以下重量百分比的各組分：聚乳酸：60～80%，改性淀粉：10～20%，納米原纖化纖維素：0～5%，聚乙二醇：10～20%。

一種納米纖維素增強的可生物降解復合薄膜的制備方法：

步驟（1）：配制質量百分比為0.5~1%的微晶纖維素水溶液，85^oC熱水浴預處理2小時后在650bar壓強下高壓均質3分鐘，將所得懸浮液離心、干燥，得到納米原纖化纖維素。

步驟（2）：首先將一定質量納米原纖化纖維素分散在水中，制成分散體系A；同時，將聚乙二醇分散在去離子水中，制成一定固含量的分散體系B。隨后，將分散體系A分散在分散體系B中，充分攪拌后干燥，得到納米原纖化纖維素/聚乙二醇復合材料。

步驟（3）：稱取一定量的聚乳酸、改性淀粉、聚乙二醇，加入二氯甲烷溶液，室溫下磁力攪拌至完全溶解得到混合溶液C。取一定量的納米原纖化纖維素/聚乙二醇復合材料，加入二氯甲烷溶液，攪拌均勻后緩慢倒入上述混合溶液C，磁力攪拌10小時后冰水浴超聲使其均勻分散，得到混合溶液D。