亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料及其制法与应用制造技术

本发明专利技术揭示了一种亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料及其制法与应用

【技术实现步骤摘要】
亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料及其制法与应用


[0001]本专利技术属于生物可降解材料
，具体涉及一种亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料及其制法与应用
。

技术介绍

[0002]塑料由于质量轻
、
成本低
、
可加工性强，因而在食品包装领域占据主导地位
。
然而，目前使用的塑料大多源于石油化工产品，在自然界难以降解，最终演变成为“白色污染”，对生态环境造成严重威胁
。
同时，石油基塑料在日常使用及长达数百年的降解过程中还会释放微塑料，影响人类及动物的生命健康
。
[0003]生物聚合物作为一种可生物降解
、
且能够从再生资源中获得的材料，有望在未来取代合成聚合物，成为新的塑料原料
。
目前，来源于玉米
、
马铃薯等农作物的聚乳酸
(PLA)
已成为国内外研究最广泛
、
应用最为成熟的新型生物可降解塑料
。
然而，
PLA
的玻璃化转变温度低
、
延展性差
、
成本高昂且只能在较为严苛的工业堆肥条件分解
。
综上所述，开发低成本并兼具优异机械性能及生物降解性的食品级包装材料仍是一个巨大挑战
。
[0004]海洋是一座巨大的“蓝色粮仓”，而海藻作为海洋资源的重要组成，广泛分布于各大海域，储量非常丰富
。
海藻的特点主要有以下4点：<br/>(1)
海藻生长迅速，以每天约
60cm
的速度生长，是一种绿色
、
可再生的天然资源；
(2)
海藻的生长只需要依靠海水与阳光，养殖成本低，并避免了陆地农作物种植所面临的农残
、
抗生素等超标的问题；
(3)
海藻具有出色的“固碳”能力；
(4)
海藻富含活性多糖组分如海藻酸盐
、
琼脂
、
纤维素等，其具有优异的抗氧化
、
抗菌
、
抗病毒及成膜性能，且三维结构非常稳固
。
以上特点使海藻在生产低成本
、
绿色环保
、
可生物降解材料方面具备很大的发展潜力
。
然而，海藻的活性多糖组分大多具有亲水性，这使得基于海藻的包装产品无法满足多场景的实际生产应用
。
另一方面，目前海藻基生物可降解材料较之传统的石油基塑料，其机械性能仍亟待提高
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料及其制法与应用，以克服现有技术中存在的不足
。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术提供了一种亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，包括：
[0008]提供包含海藻多糖
、
水和交联剂的第一混合体系，加热搅拌，生成海藻多糖溶液；
[0009]向海藻多糖溶液中加入固体填料，使固体填料在海藻多糖溶液中均匀分散为直径为1～
10
μ
m、
厚度为5～
30nm
的二维纳米片，形成第二混合体系，对第二混合体系进行加工成型处理，得到海藻基生物可降解包装材料；
[0010]将疏水修饰剂施加于所述海藻基生物可降解包装材料的表面，于室温下干燥，使材料表面由亲水转变为疏水状态，进而制得亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料
。
[0011]进一步地，所述第一混合体系中海藻多糖的质量百分比为1％～
10
％，交联剂的质
量百分比为
0.5
％～
2.5
％
。
[0012]进一步地，所述第二混合体系中固体填料的质量百分比为
0.1
％～5％
。
[0013]进一步地，所述第一混合体系的加热温度为
45
～
70℃
，加热时间为
30
～
240min
，搅拌所选用的转速为
550
～
1000rpm。
[0014]进一步地，所述固体填料在海藻多糖溶液中均匀分散的时间为2～
5h。
[0015]进一步地，所述海藻多糖包括红藻
、
褐藻
、
绿藻中的海藻纤维素
、
卡拉胶
、
木聚糖
、
甘露聚糖
、
海藻酸钠
、
琼脂中的至少任意一种
。
[0016]进一步地，所述交联剂包括甘醇酸
、
乳酸
、
扁桃酸
、
苹果酸
、
植酸
、
酒石酸
、
葡萄酸
、
没食子酸
、
单宁酸
、
鞣酸
、
柠檬酸
、
透明质酸
、
阿拉伯胶
、
多巴胺
、
淀粉
、
明胶
、
壳聚糖
、D
‑
泛醇
、
聚乙烯醇
、
聚乙二醇
、
聚乳酸
、
硼酸
、
甘油中的任意一种或两种以上的组合
。
[0017]进一步地，所述固体填料包括无机填料和
/
或有机填料
。
[0018]进一步地，所述疏水修饰剂由酸性溶液
、
乙醇及低表面能修饰剂组成，其中，所述酸性溶液包括盐酸
、
硫酸
、
硝酸
、
醋酸溶液中的任意一种；所述低表面能修饰剂包括三乙氧基硅烷
、
四乙氧基硅烷
、
正辛基三甲氧基硅烷
、
十二烷基甲基二甲氧基硅烷
、
十二烷基三甲氧基硅烷
、
十六烷基三甲氧基硅烷
、
十八烷基三甲氧基硅烷
、
正十八烷基三乙氧基硅烷
、
全氟癸基三甲氧基硅烷
、
全氟癸基三乙氧基硅烷
、
全氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合
。
[0019]更进一步地，所述酸性溶液
、
低表面能修饰剂及乙醇的体积比为
(1
～
3)∶(3
～
6)∶(6
～
10)。
[0020]更进一步地，所述酸性溶液的浓度为
0.005
～
0.02mol/L<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，其特征在于，包括：提供包含海藻多糖
、
水和交联剂的第一混合体系，加热搅拌，生成海藻多糖溶液；向海藻多糖溶液中加入固体填料，使固体填料在海藻多糖溶液中均匀分散为直径为1～
10
μ
m、
厚度为5～
30nm
的二维纳米片，形成第二混合体系，对第二混合体系进行加工成型处理，得到海藻基生物可降解包装材料；将疏水修饰剂施加于所述海藻基生物可降解包装材料的表面，于室温下干燥，使材料表面由亲水转变为疏水状态，进而制得亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料
。2.
根据权利要求1所述的亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述第一混合体系中海藻多糖的质量百分比为1％～
10
％，交联剂的质量百分比为
0.5
％～
2.5
％；和
/
或，所述第二混合体系中固体填料的质量百分比为
0.1
％～5％
。3.
根据权利要求1所述的亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述第一混合体系的加热温度为
45
～
70℃
，加热时间为
30
～
240min
，搅拌所选用的转速为
550
～
1000rpm
；和
/
或，所述固体填料在海藻多糖溶液中均匀分散的时间为2～
5h。4.
根据权利要求1所述的亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，其特征在于，所述加工成型处理包括：采用溶液浇铸法或刮涂法将第二混合体系均匀铺展于塑料表面皿，于
35
～
60℃、40
～
70RH
％条件下放置
24
～
120h
，得到海藻基生物可降解包装材料；和
/
或，采用高分子材料成型加工工艺，直接获得海藻基生物可降解包装材料
。5.
根据权利要求1所述的亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述海藻多糖包括红藻
、
褐藻
、
绿藻中的海藻纤维素
、
卡拉胶
、
木聚糖
、
甘露聚糖
、
海藻酸钠
、
琼脂中的至少任意一种；和
/
或，所述交联剂包括甘醇酸
、
乳酸
、
扁桃酸
、
苹果酸
、
植酸
、
酒石酸
、
葡萄酸
、
没食子酸
、
单宁酸
、
鞣酸
、
柠檬酸
、
透明质酸
、
阿拉伯胶
、
多巴胺
、
淀粉
、
明胶
、
壳聚糖
、D
‑
泛醇
、
聚乙烯醇
、
聚乙二醇
、
聚乳酸
、
硼酸
、
甘油中的任意一种或两种以上的组合；和
/
或，所述固体填料包括无机填料和
/
或有机填料
。6.
根据权利要求5所述的亲疏水可调的海藻基生物可降解包装材料的制备方法，其特征在于：所述无机填料包括氮化硼
、
金云母
、
石墨烯
、
氧化石墨烯
、
纳米碳酸钙
、
高岭土
、
多孔粉石英
、
玻璃微珠
、
硫酸钡中的至少任意一种；和
/
或，所述有机填料包括天然纤维
、
含金属离子的金属
‑
有机框架
、
共价有机框架材料中的任意一种或两种以上的组合
。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，王佳宁，伍大恒，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：