【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于原位仿生矿化，具体涉及一种提高海藻基可降解吸管的抗溶胀性能和机械性能的方法。
技术介绍
1、为了应对石油基塑料吸管对人体和环境造成的危害，纸吸管和pla吸管等可降解吸管作为塑料吸管替代品已被开发并得到了一定程度的应用。然而，在应用和商业化过程中，这些替代品暴漏出了一系列问题，包括纸吸管不耐水，在热水中容易崩解，消费者体验感差，给人一种吃纸的感受。聚乳酸(pla)是一种堆肥降解的聚合物，在自然环境中不会自然降解，其降解需要特定的温度、湿度、ph环境和特定的微生物等严格条件，极大增加了降解成本，因此其不能视为一种可降解聚合物。除此之外，目前聚乳酸主要以淀粉为原料制备而成，在一定程度上可能造成粮食危机。
2、现有技术(cn 114311721 a)聚焦于海藻等非粮聚合物，并且开发了一种全新的吸管制备方法，制备了一种海藻基吸管。所述海藻基吸管在自然条件下即可快速降解，无需堆肥且具有优异的水稳定性能。但是，由于藻酸盐聚合物固有的耐水性，海藻基吸管的抗溶胀性能和机械性能不佳，因此，需要作出进一步地改进，以提高海藻基吸管的物理性能，适应新型市场需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种提高海藻基吸管物理性能的方法，包括如下步骤：
2、将海藻基吸管先浸泡在氯化钙溶液中，然后再浸泡在碳酸钠溶液中，使海藻基吸管表面生成一层碳酸钙盔甲，以提高海藻基吸管的物理性能。
3、在上述方法中，所述氯化钙溶液的浓度选自5～40％wt，优选为10％wt；所述碳酸钠
4、在上述方法中，海藻基吸管在氯化钙溶液中的浸泡时间选自10min～3h，优选为1h；海藻基吸管在碳酸钠溶液中的浸泡时间选自1～10min，优选为1min。
5、在上述方法中，所述物理性能选自抗溶胀性能和/或机械性能。
6、在上述方法中，所述海藻基吸管由如下方法制备而成：
7、(1)制备凝胶模具
8、将琼脂粉和氯化钙粉溶解于水中，边搅拌边加热；然后，将琼脂溶液倒入管模中；进行固化，形成溶胶-凝胶转变，获得凝胶模具；
9、(2)交联和脱模
10、将海藻酸钠粉末溶解在水中，形成海藻酸钠溶液；然后，将凝胶模具浸泡在海藻酸钠溶液中，进行定向扩散交联；交联完成后，将凝胶模具取出，得到空心管；将空心管浸泡在氯化钙溶液中；随后，将空心管浸泡在水中，去除多余的氯化钙，获得交联强化的空心管；将空心管进行干燥，获得海藻基吸管。
11、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(1)中，琼脂粉、氯化钙粉和水的质量比选自0.5～10:1～30:100；优选为3:8:100。
12、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(1)中，将温度加热至85～100℃；优选为95℃。
13、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(1)中，固化条件选自：在0～50℃下固化5～100min；优选为：在室温下固化30min。
14、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(2)中，海藻酸钠溶液的浓度为0.5～15％wt；优选为2％wt。
15、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(2)中，在海藻酸钠溶液中的浸泡时间为10～120min；优选为30min。
16、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(2)中，氯化钙溶液的浓度选自0.1～1.5m；优选为0.25m。
17、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(2)中，在氯化钙溶液中的时间为5～120min；优选为15min。
18、在上述海藻基吸管的制备方法中，所述步骤(2)中，在水中的时间为5～60min；优选为10min。
19、本专利技术提供了在上述方法条件下所制备的具有碳酸钙盔甲的海藻基吸管。
20、本专利技术提供了上述具有碳酸钙盔甲的海藻基吸管在重金属吸附中的应用。
21、本专利技术的有益效果为：
22、本专利技术通过原位矿化的方式，成功在吸管表面加装caco3盔甲，进一步强化了海藻基吸管的机械性能和耐水性能。与商业化的纸吸管和pla吸管相比，海藻基吸管的综合性能明显优于两者，是非常有潜力的塑料吸管替代品。相比于以往在藻酸盐网络中矿化碳酸钙是以牺牲蛋盒结构为前提，本专利技术通过外源游离钙屏蔽碳酸钙与结合钙之间的反应，利用海藻酸盐g嵌段上的-coo-基团建立了一个强大的交联网络，而m和gm/mg块上的-coo-基团通过静电力吸引游离ca2+，从而促进caco3成核。这有效地防止-cooh水化，减少溶胀，并在吸管表面镶嵌纳米到微米尺寸的caco3颗粒，在不影响交联网络的情况下加强结构。
23、与未矿化的海藻基吸管相比，装备碳酸钙盔甲的海藻基吸管性能显著改善，包括水接触角增加102％(常温蒸馏水接触1min)，溶胀度减少35％(常温蒸馏水中浸泡30min)，极限弯曲应力和拉伸应力分别增加35.5％和37.5％；不同饮料体系中的海藻基吸管应用结果表明，海藻基吸管可以在各种酸碱饮料体系中均保持良好的性能，且没有物质明显溶出；与纸吸管、pla吸管相比，本专利技术海藻基吸管具有优异的综合性能，商业化前景广阔。降解实验表明，本专利技术的海藻基吸管可以在180天快速降解，不会在环境中堆积。此外，本专利技术还拓展了此类吸管废物作为重金属吸附物的潜在用途，表明海藻基吸管不仅是塑料吸管最有潜力的替代品，而且还具有极高的经济可行性。
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1.一种提高海藻基吸管物理性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的浓度选自5～40％wt，所述碳酸钠溶液的浓度选自1～40％wt。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻基吸管在氯化钙溶液中的浸泡时间选自10min～3h，所述海藻基吸管在碳酸钠溶液中的浸泡时间选自1～10min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻基吸管由如下方法制备而成：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，琼脂粉、氯化钙粉和水的质量比选自0.5～10:1～30:100；将温度加热至85～100℃；固化条件选自：在0～50℃下固化5～100min。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，海藻酸钠溶液的浓度为0.5～15％wt；氯化钙溶液的浓度选自0.1～1.5M。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在海藻酸钠溶液中的浸泡时间为10～120min；在氯化钙溶液中的时间为5～120min；在水中的时间为5～60min。>
8.权利要求1～7任一项所述方法条件下所制备的具有碳酸钙盔甲的海藻基吸管。
9.权利要求8所述具有碳酸钙盔甲的海藻基吸管在重金属吸附中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种提高海藻基吸管物理性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的浓度选自5～40％wt，所述碳酸钠溶液的浓度选自1～40％wt。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻基吸管在氯化钙溶液中的浸泡时间选自10min～3h，所述海藻基吸管在碳酸钠溶液中的浸泡时间选自1～10min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海藻基吸管由如下方法制备而成：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，琼脂粉、氯化钙粉和水的质量比选自0.5～...
【专利技术属性】
技术研发人员：李曼，刘垣朴，马萌，孙庆杰，谢文馨，曲云鹏，曹献予，孙纯锐，王金鹏，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：
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