[发明专利]一种高强度阻燃性半乳甘露聚糖基复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度阻燃性半乳甘露聚糖基复合膜的制备方法，包括：先制备半乳甘露聚糖溶液、膨润土悬浮液、氧化石墨烯分散液、硼酸盐溶液；然后将各溶液混合搅拌8～72h，倒入平板，蒸发干燥，并在70～120℃下固化4～16h，最终得到半乳甘露聚糖/膨润土/氧化石墨烯/硼酸盐复合膜。该方法简单易行，通过该法制备的半乳甘露聚糖/膨润土/氧化石墨烯/硼酸盐复合膜具有高强度、高阻燃性和可降解的特点。通过测试，结果表明GM/BNT/0.8％GO/Borate复合膜拉伸强度和韧性分别达到231.16MPa和4.15MJ/m³，极限氧指数为46.8％，具有很好的实用性。

技术领域

本发明涉及利用生物质合成复合材料的领域，具体涉及一种高强度阻燃性半乳甘露聚糖基复合膜的制备方法。

背景技术

石油基产品的不可再生及不可降解性对人类生存环境造成极大困惑。例如，在食品包装领域，我国目前普遍采用铝箔、塑料等包装熟食，其内含物对人体有一定毒性，且使用后处理不当会引起环境污染。为了解决这个问题，越来越多的注意力转移到开发利用可再生、易降解的生物质资源来代替石油制备化学品等产品，例如天然植物多糖。

近年来，随着糖生物工程的兴起，天然植物多糖不仅因其不完全降解产物的特殊的生物学功能而作为功能性添加剂在食品、饲料上的应用受到了普遍关注，而且由于其可生物降解、无毒害作用，被广泛用于包装材料领域，如魔芋葡甘露聚糖、小麦淀粉、玉米淀粉等。但很多由植物多糖形成的膜材料的强度较低，限制了其在材料领域的应用。

半乳甘露聚糖是一种包含了甘露糖主链与半乳糖侧链的天然多糖，主要存在于豆科植物种子中，如田菁、葫芦巴、皂荚、槐豆等。半乳甘露聚糖是一种水溶性膳食纤维，可预防肠道疾病，促进肠道健康，因而被广泛应用于食品、饲料领域。此外，半乳甘露聚糖具有良好的水溶性、粘合性和成膜性，由半乳甘露聚糖制成的膜具有良好的生物相容性和生物降解性，可以减轻使用常规合成塑料包装引起的生态问题。但是，由于半乳甘露聚糖的无定形和分支结构，半乳甘露聚糖膜具有吸湿性且机械强度低。已有一些研究者提出了一些策略来改善基于半乳甘露聚糖的膜的整体机械性能，例如紫外线照射和添加交联剂(甘油、山梨糖醇和聚乙二醇)，但这些方法对半乳甘露聚糖膜机械性能的提升不大。因此需要一种能够大幅提升半乳甘露聚糖基膜的机械性能的方法以达到实际应用中的要求。如果能以半乳甘露聚糖为原料将其转化为包装、涂层等材料，既能实现半乳甘露聚糖的高值化利用，同时也为未来材料的制备提供一个很好的选择。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度阻燃性半乳甘露聚糖基复合膜的制备方法，该方法操作简单，制备的复合膜具有强度高、阻燃性好，同时具有可降解的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高强度阻燃性半乳甘露聚糖基复合膜的制备方法，步骤如下：

(1)制备半乳甘露聚糖溶液、膨润土悬浮液、氧化石墨烯分散液、硼酸盐溶液；

(2)搅拌混合半乳甘露聚糖溶液、膨润土悬浮液、氧化石墨烯分散液和硼酸盐溶液8～72h，倒入平板；

(3)蒸发干燥，并在70～120℃下固化4～16h，最终得到半乳甘露聚糖/膨润土/氧化石墨烯/硼酸盐复合膜。

步骤(1)中，半乳甘露聚糖溶液的制备过程为：含半乳甘露聚糖的豆科种子胚乳机械粉碎后，按1:3-1:60固液比加入蒸馏水，在40-60℃下提取12-36h，提取物固液分离得到半乳甘露聚糖溶液。将极性有机溶剂加入上述溶液中，离心得到沉淀。将沉淀冷冻干燥、粉碎得到半乳甘露聚糖粉末。取制得的半乳甘露聚糖在搅拌条件下加入蒸馏水中，得到均匀的半乳甘露聚糖溶液。

所述豆科种子选自田菁种子、瓜尔豆、槐豆和葫芦巴豆，极性有机溶剂选自乙醇、丙酮、异丙醇，半乳甘露聚糖分子量为500-1500kDa。