本发明专利技术涉及材料技术领域，具体公开一种秸秆芯基复合膜及其制备方法和应用。所述秸秆芯基复合膜，包括由秸秆芯微粒构成的膜基材和包覆于膜基材表面的疏水层；所述秸秆芯微粒间填充有聚乙烯醇和骨胶；所述疏水层的材料包括聚乙烯醇缩丁醛。聚乙烯醇具有良好的成膜性，且具有一定的塑性，可形成足以支撑秸秆芯微粒成型的骨架，骨胶所形成的骨膜具有坚固且富有弹性的特点，将骨胶填充于秸秆芯颗粒的层间，可进一步提高复合膜的水蒸气阻隔性；聚乙烯醇和骨胶协同促进秸秆芯微粒的成型，使得膜基材具有较高的强度和水蒸气阻隔性，在膜基材表面包覆聚乙烯醇缩丁醛，进一步提高了复合膜的力学强度、水蒸气阻隔性和在实际应用中的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料，尤其涉及一种秸秆芯基复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代经济的飞速发展，外卖和物流行业逐渐融入人们的生活中，对商品和食品包装材料的需求与要求也日替增加。传统石油基塑料仍为目前包装材料的主要来源，因其耐久性及便利性在生活中被广泛应用，但其不可降解性限制了其长久发展。目前，已有利用玉米秸秆芯(csc)作为基本材料，利用聚环氧乙烯(peo)、纳米纤维(cnfs)和多酚类功能化合物提高复合膜的韧性和强度的相关报道，虽然制备的复合膜具有良好的强度、韧性、抗氧化性和抗菌性，但是，cnfs的价格昂贵，限制了其大规模化应用。因此，如何设计一种绿色环保、成本低廉、尤其是适用于食品包装的新材料，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中食品包装材料环保性差，以及制备成本高等问题，本专利技术提供一种秸秆芯基复合膜及其制备方法和应用。本专利技术以秸秆芯微粒为基础原料，以廉价的聚乙烯醇和骨胶作为粘结剂填充在秸秆芯微粒间形成膜基材，并在膜基材表面浸涂聚乙烯醇缩丁醛形成疏水层，制备所得到的复合膜不仅具有较为良好的力学强度和韧性，同时具有优异的水蒸气阻隔性能，在制备阻水透气材料领域具有广阔的应用前景。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、第一方面，本专利技术提供一种秸秆芯基复合膜，包括由秸秆芯微粒构成的膜基材和包覆于所述膜基材表面的疏水层；
4、其中，所述秸秆芯微粒间填充有聚乙烯醇和骨胶；
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p>5、所述疏水层的材料包括聚乙烯醇缩丁醛。6、相对于现有技术，本专利技术提供的秸秆芯基复合膜，以秸秆芯微粒为基础材料，以聚乙烯醇和骨胶作为填充剂和粘结剂，其中，聚乙烯醇(pva)具有良好的成膜性，且具有一定的塑性，可形成足以支撑秸秆芯微粒成型的骨架，骨胶(bg)所形成的骨膜具有坚固且富有弹性的特点，将骨胶填充于秸秆芯颗粒的层间，可进一步提高复合膜的水蒸气阻隔性；聚乙烯醇和骨胶协同促进秸秆芯微粒的成型，使得膜基材具有较高的强度和水蒸气阻隔性，解决了秸秆芯微粒无法成膜以及采用其他粘结剂成膜后力学强度低的问题；在膜基材表面包覆聚乙烯醇缩丁醛，进一步提高了复合膜的力学强度、水蒸气阻隔性和在实际应用中的稳定性。
7、本专利技术提供的秸秆芯基复合膜，使用的原料秸秆芯、聚乙烯醇、骨架和聚乙烯醇缩丁醛均具有绿色环保、生物可降解、价格低廉的优势，符合绿色化学的发展理念，且在实际使用中具有足够的稳定性，推广应用价值极高。
8、进一步地，所述秸秆芯微粒的粒度为200目～400目。
9、具体地，所述秸秆芯微粒包括玉米秸秆芯微粒、葵花秸秆芯微粒或芝麻杆秸秆芯微粒中的一种或几种。
10、进一步地，所述聚乙烯醇的醇解度为87％～89％。
11、进一步地，所述聚乙烯醇缩丁醛的平均分子量为90000～120000。
12、聚乙烯醇为秸秆芯微粒成膜提供所需的塑性，以其作为粘结剂和填充剂，可提高膜基材骨架的韧性；骨胶的存在可为复合膜提供足够的硬度；表面涂覆的聚乙烯醇缩丁醛使得复合膜在潮湿环境下使用具有足够的稳定性。且以骨胶和聚乙烯醇缩丁醛填充于秸秆芯微粒的片层之间，可显著提高复合膜的阻隔性能。
13、进一步地，所述膜基材的厚度为150μm～180μm。
14、进一步地，所述疏水层在膜基材中的渗透厚度为5μm～20μm。
15、进一步地，所述秸秆芯微粒、聚乙烯醇、骨胶和聚乙烯醇缩丁醛的质量比为2:(0.5～1):(0.5～1):(0.5～2)。
16、第二方面，本专利技术还提供了一种秸秆芯基复合膜的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
17、s1，将聚乙烯醇和骨胶分别溶于水中，得到聚乙烯醇溶液和骨胶溶液；
18、将聚乙烯醇缩丁醛溶于醇溶剂中，得聚乙烯醇缩丁醛溶液；
19、s2，将所述秸秆芯微粒、聚乙烯醇溶液和骨胶溶液混合均匀后，流延成膜，得膜基材；
20、s3，将所述膜基材加入聚乙烯醇缩丁醛溶液中，浸渍，干燥，得秸秆芯基复合膜。
21、本专利技术提供的秸秆芯基复合膜的制备方法，将秸秆芯微粒、聚乙烯醇和骨胶先通过流延成型，秸秆芯微粒在流延过程中先沉积堆叠，随着溶剂的去除，聚乙烯醇和骨胶缓慢聚集在秸秆芯微粒之间和表面上，得到膜基材，由于秸秆芯微粒尺寸较大，受重力作用率先发生沉降，形成反面(底面)片层结构，烘干过程中，随着水分的缓慢蒸发，溶解在其中的聚乙烯醇同步分散在秸秆芯微粒的片层之间，形成胶黏作用，分子量较大的聚乙烯醇链段被片层结构阻隔，聚集在基材表面，形成正面紧密结构。这种膜基材的正面(顶面)表现为光滑且疏水的特性，膜基材的反面(底面)呈片层疏松结构，表现为亲水特性，这种结构使得复合膜的正面于潮湿环境下可保持稳定，而复合膜的反面在干燥环境下保持稳定，为复合膜在双侧存在湿度差的环境下的应用提供了新思路。再将膜基材浸泡在聚乙烯醇缩丁醛溶液中，使聚乙烯醇缩丁醛包覆在秸秆芯微粒表面甚至是渗透至秸秆芯微粒之间的间隙中，保证复合膜在水中或潮湿环境中的稳定性并具有一定的韧性。
22、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述秸秆芯微粒的制备方法为：取秸秆芯，于50℃～60℃条件下干燥24h以上，粉碎过筛，得秸秆芯微粒。
23、进一步地，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5wt％～10wt％。
24、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述聚乙烯醇溶液的制备方法为：将聚乙烯醇加入去离子水中，升温至70℃～90℃，以500r/min～700r/min搅拌1h，降至室温继续搅拌至溶液透亮，得聚乙烯醇溶液。
25、进一步地，所述骨胶溶液的浓度为5wt％～10wt％。
26、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述骨胶溶液的制备方法为：将骨胶加入去离子水中，室温下，以500r/min～700r/min搅拌至完全溶解，得骨胶溶液。
27、进一步地，所述聚乙烯醇缩丁醛溶液的浓度为5wt％～15wt％。
28、作为本专利技术的一种具体实施方式，所述聚乙烯醇缩丁醛溶液的制备方法为：将聚乙烯醇缩丁醛加入醇溶剂中，以500r/min～700r/min搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇缩丁醛溶液。
29、具体地，所述醇溶剂为无水乙醇。
30、通过控制聚乙烯醇溶液、骨胶溶液和聚乙烯醇缩丁醛溶液的浓度，有利于秸秆芯微粒在溶液中的分散性以及疏水层的涂覆。
31、进一步地，s2中，于500r/min～700r/min搅拌10h～14h，使秸秆芯微粒、聚乙烯醇溶液和骨胶溶液混合均匀。
32、示例性的，s2中，将混合后的溶液倒入ptfe模具中，鼓风干燥，得膜基材。
33、具体地，所述鼓风干燥的温度为50℃～70℃，干燥时间为5h～7h。
34、进一步地，s3中，所述浸渍的温度为20℃～40℃，浸渍的时间为12h～48h。
35、通过控制本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种秸秆芯基复合膜，其特征在于，包括由秸秆芯微粒构成的膜基材和包覆于所述膜基材表面的疏水层；
2.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述秸秆芯微粒的粒度为200目～400目。
3.如权利要求1或2所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述秸秆芯微粒包括玉米秸秆芯微粒、葵花秸秆芯微粒或芝麻杆秸秆芯微粒中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为87％～89％；和/或
5.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述膜基材的厚度为150μm～180μm；和/或
6.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述秸秆芯微粒、聚乙烯醇、骨胶和聚乙烯醇缩丁醛的质量比为2:(0.5～1):(0.5～1):(0.5～2)。
7.一种权利要求1～6任一项所述的秸秆芯基复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的秸秆芯基复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5wt％～10wt％；和/或
9.权利要求1～6任一项所述的秸秆芯基复合膜在制备阻水透气膜中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述阻水透气膜为包装膜、保湿膜、封口膜或口罩内芯层。
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【技术特征摘要】
1.一种秸秆芯基复合膜，其特征在于，包括由秸秆芯微粒构成的膜基材和包覆于所述膜基材表面的疏水层；
2.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述秸秆芯微粒的粒度为200目～400目。
3.如权利要求1或2所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述秸秆芯微粒包括玉米秸秆芯微粒、葵花秸秆芯微粒或芝麻杆秸秆芯微粒中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为87％～89％；和/或
5.如权利要求1所述的秸秆芯基复合膜，其特征在于，所述膜基材的厚度为150μm～180μm；和/或
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【专利技术属性】
技术研发人员：董伟，朱俊雄，尚琰龙，杨博超，李枝茂，王灿，陶莉敏，
申请(专利权)人：河北业之源新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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