[发明专利]一种羧甲基淀粉/壳聚糖/PVP复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种羧甲基淀粉/壳聚糖/PVP复合膜及其制备方法和应用，属于淀粉壳聚糖新型复合膜材料合成方法技术领域。该方法使用淀粉作为基础材料，利用氯乙酸对淀粉进行羧甲基化改性，使用壳聚糖作为复合材料，同时利用绿色、生物亲和性的甘油、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为添加剂，再通过羧甲基化改性淀粉糊化与壳聚糖和添加剂复合得到了具有较高力学性能的生物亲和性的羧甲基淀粉/壳聚糖/PVP复合膜。本发明羧甲基淀粉/壳聚糖/PVP复合膜中的壳聚糖和PVP可有效提高复合膜的抗菌性能和高热稳定性，同时复合膜结合了淀粉和壳聚糖的优点，具有较好的生物降解性能和力学性能，为淀粉、壳聚糖等生物质材料实现高附加值利用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于羧甲基淀粉壳/聚糖基新型复合膜材料合成方法技术领域，具体涉及一种羧甲基淀粉/壳聚糖/PVP复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

塑料与混凝土、钢铁、木材并称为四大工业材料，塑料工业已得到了飞速的发展，以聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等为原料制成的塑料制品被大量使用，极大地促进了生产力的发展。塑料制品因其具有重量轻、机械性能良好、耐去离子水、耐化学腐蚀及价格低廉等特点，在很大程度上迅速代替了金属、木材、玻璃甚至纸制品，被广泛应用于人们生活的各个领域。塑料的诞生确实给人们的日常生活带来过很多方便，然而，随着塑料工业的不断发展，其带来的一些隐患问题也逐渐暴露。由于传统塑料的高度化学稳定性使其在自然界中几乎不被降解，塑料垃圾越来越多，弃于环境中的塑料废弃物、残膜急剧增加，几乎到了随处可见的程度。塑料垃圾不仅影响环境美观，而且污染了去离子水源和土壤，危及禽畜及野生动物，给地球生态环境带来了沉重负担。而目前对于传统塑料的处理以焚烧掩埋等手段为主，无法根本解决塑料垃圾污染问题，同时也可能带来二次污染，因此，人们对于发展可降解塑料的需求越来越迫切，研究开发应用型降解塑料也成为众多研究着关注的热点。

目前生物降解塑料引起了人们的广泛关注和研究，可以分为：(1)化学合成的可降解塑料，例如聚乳酸(PLA)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚己内酯(PCL)等脂肪族聚酯。(2)利用微生物合成的塑料，即微生物聚酯。(3)天然高分子塑料，即具有生物降解又具有良好物理性能的天然高分子，如纤维素、甲壳质、淀粉、蛋白质等作为塑料的代用品。(4)淀粉填充型塑料，即通过将淀粉与合成树脂共混而获得具有部分降解性的塑料。目前淀粉填充型复合塑料的研究已逐渐进入人们的视野，由于淀粉完全可生物降解的天然高分子物质与其他生物降解聚合物相比，具有来源广泛、价格低廉、易生物降解的优点，因而淀粉填充型塑料在生物降解材料领域具有巨大的发展前景(豌豆淀粉基复合膜制备工艺优化[J].造纸装备及材料,2021,50(08):1-4.)。所以用淀粉与其他高分子聚合混合成膜时可以获得许多独特的性能，从而提升淀粉基降解塑料在实际运用中的价值。壳聚糖可生物降解、生物相容性好，具有良好的防腐抗菌、成膜性等功能，作为生物医用材料被广泛关注。研究者利用壳聚糖及其衍生物的优良成膜性能，已把其制成各种各样的膜材料，如控释膜、果蔬食品保鲜膜等。以壳聚糖制成的食品保鲜膜或涂层具有可降解和可食等优点，同时以抑制某些细菌微生物的滋生等特性。目前改性淀粉膜的研究主要集中于膜的拉伸强度、热性能以及保鲜性能等特点的研究，从而为淀粉基膜材料在新型食品包装领域中提供更多的发展空间。目前，增强淀粉基膜材料性能的方式主要有两种：一是通过对淀粉进行物理化学改性，另一种是通过与其他材料进行复合进而增强其膜材料性能。现有技术公开了一系列聚乙烯醇/木薯淀粉复合膜材料，当聚乙烯醇:淀粉:甘油比例为7:3:1时，复合膜力学拉伸强度达到了约25MPa(Journal of Applied Polymer Science,2020,137(26):48848.)。由此可见淀粉的改性和复合淀粉材料都能增加淀粉膜的力学强度和有关性能，但单一的改性淀粉膜物理化学性能及力学性能仍受淀粉本身化学性质的制约，因此改性淀粉复合膜材料具有更好的发展前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种羧甲基淀粉/壳聚糖/PVP复合膜及其制备方法和应用，以解决单一的改性淀粉膜的物理化学性能不足及力学性能较差的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：