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基本信息

項目名稱：
一種可完全降解的綠色包裝薄膜材料
小類：
能源化工
簡介：
綠色包裝材料是指以天然植物或礦物為原料制造出對生態(tài)環(huán)境和人類健康無害，有利于回收利用，易于降解、可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保型包裝材料。本作品采用魔芋精粉（主要含魔芋葡甘聚糖）和淀粉為主要原料開發(fā)了一種新型綠色包裝薄膜材料。具體是用流延成膜法制備出一種在自然條件下可完全降解的天然高分子復(fù)合薄膜；并從成本和性能的角度完善這種材料的制備工藝。目前已在國內(nèi)外刊物上發(fā)表相關(guān)論文2篇，申請發(fā)明型專利1項。
詳細(xì)介紹：
本作品涉及一種對環(huán)境無害、廢棄后可完全降解且可以通過工藝參數(shù)來調(diào)控降解速率的天然高分子薄膜材料。其原料來源豐富、成本低廉、生產(chǎn)工藝簡單、力學(xué)性能好、有較好的透明度?？捎糜谌〈切Νh(huán)境有害，導(dǎo)致白色污染或水資源污染的塑料薄膜。本作品的特色是利用云南的特有物種資源——魔芋。對促進(jìn)云南省地方特色資源的經(jīng)濟(jì)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有積極作用。 本作品采用魔芋粉（主要含魔芋葡甘聚糖）和淀粉為主要原料，用流延成膜法制備了一種在自然條件下可完全降解且降解速率可調(diào)節(jié)的天然高分子復(fù)合薄膜，并從成本和性能的角度完善了這種材料的制備工藝。相關(guān)技術(shù)目前已申請發(fā)明型專利1項，并已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文2篇（其中1篇EI，1篇中文核心期刊）。

作品圖片

  • 一種可完全降解的綠色包裝薄膜材料
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  • 一種可完全降解的綠色包裝薄膜材料

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本作品涉及的一種降解速率可調(diào)的天然高分子薄膜材料及制備方法。本作品采用魔芋精粉（主要含魔芋葡甘聚糖）和淀粉為主要原料開發(fā)了一種新型綠色包裝薄膜材料。具體是用流延成膜法制備出一種在自然條件下可完全降解的天然高分子復(fù)合薄膜；并從成本和性能的角度完善這種材料的制備工藝。復(fù)合工藝所依據(jù)的原理是：淀粉為葡萄糖的高聚體，而魔芋精粉（主要含魔芋葡甘聚糖）為葡萄糖和甘露糖的高聚體，它們兩者都含有大量的葡萄糖基團(tuán)，故存在很好地復(fù)合的化學(xué)結(jié)構(gòu)。另外，由于淀粉價格低廉但單純的淀粉膜脆性大，單純的魔芋精粉成膜性能好但價格昂貴，它們兩者復(fù)合能很好地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值與實(shí)用價值的平衡。還有，交聯(lián)定型工藝步驟是利用魔芋葡甘聚糖的脫乙酰作用形成交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，在定型劑中浸泡時間越長，交聯(lián)度越高，膜體越不容易分解。一般情況下，降解周期可被調(diào)節(jié)為1～14天（河流等水體環(huán)境中）或1～12個月(土壤等自然環(huán)境中)。最后，淀粉和魔芋精粉都是可完全降解的食品級天然高分子，復(fù)合膜無毒、環(huán)保。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品涉及的技術(shù)具有以下積極效果: 1.所用技術(shù)方案能夠很好地解決現(xiàn)有技術(shù)中淀粉/魔芋精粉復(fù)合高分子薄膜材料所存在的三大問題（易溶于水、易長霉菌、加工成本較高），利用乙醇和氨水的混合液（交聯(lián)劑兼脫水劑）對薄膜進(jìn)行交聯(lián)，使薄膜的降解速率可控（薄膜不會迅速溶解于水）；利用乳酸（抑菌劑）增強(qiáng)薄膜的抑菌能力，使薄膜不易長霉菌；利用微波協(xié)同乳酸(改性劑)作用切斷魔芋精粉和淀粉中的長鏈結(jié)構(gòu)，大大降低了膠液的粘度，提高了膠液濃度范圍，從而降低了薄膜的加工成本。2.原料都是來源豐富的食品級的天然高分子材料，如魔芋精粉、淀粉等，對人體無害，可在自然條件下完全降解，對環(huán)境無害，原材料成本低； 3. 含水量為5%～55%，水的作用相當(dāng)于增塑劑和填料，可在改善力學(xué)性能的同時降低材料的成本。4.制備工藝過程綠色無毒，膜材料對皮膚無刺激（薄膜中殘留的少量乳酸和極微量的氨水、乙醇是衛(wèi)生用品中常見的消毒抑菌成分，乳酸銨和甘油均為化妝品中常見的保水滋養(yǎng)成分）。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

1.本作品于2010年1月作為昆明理工大學(xué)學(xué)生課外創(chuàng)新課題進(jìn)行立項，項目編號為2010YB023。于2011年1月通過項目結(jié)題驗收。 2.本作品于2010年3月參加昆明理工大學(xué)學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，并獲得二等獎。 3.本作品相關(guān)技術(shù)于2010年11月11日申請發(fā)明型專利1項（專利號為：201010539943.3 申請人為昆明理工大學(xué)，第一發(fā)明人為本人導(dǎo)師，第二發(fā)明人為本人）。 4.本作品所涉及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)表學(xué)術(shù)論文2篇。（其中：ＥＩ檢索1篇；中文核心期刊1篇，均已收錄）第一作者均為本人。

作品所處階段

實(shí)驗室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

專利授權(quán)或轉(zhuǎn)讓（專利權(quán)所有人為昆明理工大學(xué)）

作品可展示的形式

樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

本作品及其相關(guān)技術(shù)的目的是提供一種對環(huán)境無害、廢棄后可完全降解且可以通過工藝參數(shù)來調(diào)控降解的速率、原料豐富、成本低廉、生產(chǎn)工藝簡單、力學(xué)性能好、有較好的透明度的可降解天然高分子薄膜材料?？捎糜谌〈切Νh(huán)境有害，導(dǎo)致白色污染或水資源污染的塑料薄膜，如聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜等。該降解速率可調(diào)的天然高分子薄膜材料可用于包裝、食品保鮮、美容面膜、農(nóng)用地膜、醫(yī)用耗材、衛(wèi)生用品、生化隔離或透析等用途。 本作品的特色是充分利用云南省的資源優(yōu)勢，應(yīng)用云南的特有物種——魔芋，用魔芋粉和淀粉為主要原料，來制備綠色環(huán)保型薄膜材料。對促進(jìn)云南省特色資源的經(jīng)濟(jì)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有積極地推動作用。

同類課題研究水平概述

為了緩解“白色污染”，尋求一種既具有塑料的優(yōu)良性能又能被微生物完全降解的綠色環(huán)保高分子薄膜材料是解決當(dāng)前白色污染問題最可行的方法。淀粉因其價格低廉，在各種環(huán)境中都具備完全生物降解能力，故以淀粉為原料的高分子降解材料被廣泛研究，不過淀粉的成形性能和力學(xué)性能并不好，純的淀粉薄膜很脆，故不宜單獨(dú)使用。 魔芋精粉，是一種具有良好成膜性并易降解的材料，成膜后具有較好的力學(xué)性能，缺點(diǎn)是原料成本較高。由此可見，淀粉成本低性能差，魔芋精粉成本高性能好，極有可能實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。但諸如專利號ZL02115925.4一類的以淀粉和魔芋精粉為主要原料的復(fù)合高分子薄膜材料都存在三大問題： 一是易溶于水，降解速率不可控。魔芋精粉是可溶性高分子，遇水即化，這對于絕大多數(shù)包裝材料而言是不太適用的。二是易長霉菌。淀粉和魔芋精粉都是食品級的天然高分子，它們復(fù)合后的薄膜不具任何抗菌或抑菌成分，極易染上霉菌。三是加工成本較高。淀粉/魔芋精粉水溶膠中的水含量太高，干燥成型時消耗熱量太大，不利于成本控制。 專利號ZL02115945，一種可食性魔芋精粉復(fù)合食品包裝膜及其制備方法，涉及的主要成分是魔芋精粉和褐藻酸鹽，其中褐藻酸鹽的成本（80～100元每千克）遠(yuǎn)高于淀粉（幾元每千克）。專利號ZL 02115955，一種生物全降解包裝膜及其制備方法，涉及魔芋精粉膠液和聚乙烯醇膠液共混薄膜，由于主要原料中的聚乙烯醇具有健康危害： 吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收后對身體有害，對眼睛和皮膚有刺激作用。聚乙烯醇還具有燃爆危險、刺激性，導(dǎo)致該類薄膜的應(yīng)用受到限制。專利號ZL 99124936和專利號ZL 99124933涉及乙?；в竽z和聚乙烯醇的復(fù)合，同樣由于聚乙烯醇的健康危害和安全危害，而受到限制。申請?zhí)?00810046814，一種流延制備含魔芋葡甘聚糖的全生物分解復(fù)合材料的方法，涉及魔芋葡甘聚糖接枝聚酯和聚酯的共混薄膜，其中聚酯主要為石化來源，故此類薄膜的原料來源并非可再生資源。專利號ZL 200810071316，一種環(huán)保包裝膜及其制備方法，涉及魔芋葡甘聚糖、卡拉膠、甘油、蔗糖脂肪酸酯復(fù)合薄膜，其薄膜極易溶于水，易長霉菌，加工成本較高。專利號ZL 03128327，一種共混膜及其制備方法和用途，涉及魔芋葡甘聚糖與聚（４－乙烯－Ｎ－烷基吡啶）季胺鹽共混的復(fù)合膜，該類薄膜的原料成本較高。
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