[发明专利]一种高强韧生物质基膜材料及制备工艺

说明书

本发明涉及一种高强韧生物质基膜材料及制备工艺，膜材料由马来酸酐改性壳聚糖、O‑酰化壳聚糖、生物质基1，4‑丁二异氰酸酯、生物基1，6‑己二醇、四臂聚乙二醇丙醛、八臂羟丁基笼型聚倍半硅氧烷为原料通过溶液流延成膜。该生物质复合材料加工工艺简单，具有优异的强度与韧性，可实现降解，可适用于需高强韧膜的包装与工业领域。

技术领域

本发明涉及一种生物质基膜材料的制备方法，尤其涉及一种具有优异的强度与韧性，可降解，且具有一定抗菌性的膜材料的制备方法。

背景技术

膜材料在材料中的比重非常之大，大部分的膜材料仍采用塑料材料，一方面，塑料材料虽然拥有较优异的力学性能和广泛的适用性，但其来源于石油产品且无法降解，会造成环境污染也造成了资源浪费，另一方面，塑料材料由于其基团的单一要实现某些功能性也非常困难，寻找性能优良、具有功能性且来源于可再生材料的替代材料则成为目前材料领域研究的重中之重；尤其在流延膜领域，仍很少见具有优异力学性质的可降解膜材料。

在目前的可降解材料中，多种生物可降解材料被用于塑料替代中。如淀粉、聚乳酸、生物聚酯、壳聚糖、纤维素等；但单独使用各有各的缺陷，如淀粉、壳聚糖等非常脆，单独使用很容易吸收水，无法长期使用；如采用聚酯材料单独使用力学性能也存在缺陷，如聚乳酸非常脆，容易撕裂，聚碳酸酯加工困难，而采用多种生物质聚酯的复合虽然可拥有较好力学性能，但功能性很难实现，且原料成本较贵，很难实际应用；复合膜的性能需综合考虑多种材料的相容性、结晶性以及结合后的结构特点，开发具有更加优越性的可降解膜材料，尤其是流延薄膜是具有巨大应用前景的。

发明内容

本发明的目的是为了克服生物质膜材料相容性不佳、力学性能较差的缺陷，提供一种具有优异强度和韧性，且具有一定抗菌性的生物质基膜材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高强韧生物质基膜材料及制备工艺，其特征在于：膜材料以 N-邻苯二甲酰化壳聚糖、O-苯甲酸壳聚糖、降冰片烷二异氰酸酯、植物油基多元醇、1，2-戊二醇、四臂聚乙二醇丙醛、八臂羟丁基笼型聚倍半硅氧烷、乙基纤维素为原料流延成膜，各原料组分按质量份数比例如下：

N-邻苯二甲酰化壳聚糖 15-25份

O-苯甲酸壳聚糖 12-20份

降冰片烷二异氰酸酯 6.5-12份

植物油基多元醇 3.2-6.4份

1，2-戊二醇 1.4-3.2份

四臂聚乙二醇丙醛 3-6份

八臂羟丁基笼型聚倍半硅氧烷 1.5-3份

乙基纤维素 1-3份

进一步，所述高强韧生物质基膜材料制备工艺如下：

（1）将N-邻苯二甲酰化壳聚糖、O-苯甲酸壳聚糖、降冰片烷二异氰酸酯加入二甲基亚砜和四氢呋喃以质量比为1:1混合的混合溶剂中，回流条件下加热至60℃并搅拌2-3小时，得到均匀溶液I，后降温至20℃静置，溶液I中溶质的质量分数介于12%-20%之间；

（2）将植物油基多元醇、1，2-戊二醇、八臂羟丁基笼型聚倍半硅氧烷、四臂聚乙二醇丙醛加入四氢呋喃中，于20℃下搅拌3-5小时至均匀形成溶液II；其中溶质的质量分数介于8.2%-16.4%之间；

（3）将溶剂II于20℃下加入溶液I中，搅拌均匀后再加入浓度为10%的乙基纤维素的四氢呋喃溶液，高速搅拌均匀后流延于模具表面，模具表面保持40℃至溶剂蒸发成膜。

进一步，所述N-邻苯二甲酰化壳聚糖在N位的取代度介于0.4-0.8之间，O位取代度低于0.1。