本發(fā)明公開了一種高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料的制備方法，屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給人類社會(huì)創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)財(cái)富，而科技的進(jìn)步則加速推進(jìn)了文明歷史發(fā)展的進(jìn)程。合成高分子材料——塑料，作為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用是無可替代的。隨著高分子材料研究的突飛猛進(jìn)，大量的高分子材料在不同領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，給人類的現(xiàn)實(shí)生活帶來的很大的便利。但是同樣它給環(huán)境帶來的污染問題也日益顯著，最重要的就是廢棄的高分子材料進(jìn)入自然界后很難被自然環(huán)境分解而成為白色污染。傳統(tǒng)上主要利用土壤、集中燃燒及回收利用對(duì)廢棄高分子材料進(jìn)行處理，但是這些方法都有明顯的弊端。合成高分子材料難以在自然環(huán)境下自然分解，如果回收處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。處理廢棄高分子材料的常規(guī)方法有：焚燒、掩埋、再造粒后與新料摻混使用、化學(xué)降解、回收利用等，這些方法或?qū)Νh(huán)境帶來嚴(yán)重污染，或回收成本高，都有一定的局限性。但是傳統(tǒng)降解復(fù)合材料存在基體與材料之間附著性、相容性不佳，容易出現(xiàn)脫層、質(zhì)硬、質(zhì)脆的現(xiàn)象，使用過程中其沖擊強(qiáng)度低，加工可塑性能差的缺陷。近年來，可在自然條件下分解的新型生物基降解高分子材料的研發(fā)，成為科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱門課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)目前傳統(tǒng)降解復(fù)合材料存在基體與材料之間附著性、相容性不佳，容易出現(xiàn)脫層的現(xiàn)象，使用過程中其沖擊強(qiáng)度低，加工可塑性能差的缺陷，本發(fā)明先將木醋桿菌接種至由葡萄糖、酵母粉等制得的斜面培養(yǎng)基中，再轉(zhuǎn)移至蛋白胨、磷酸氫二鈉等混合制備的生物培養(yǎng)基上恒溫培養(yǎng)，收集細(xì)菌纖維素膜和培養(yǎng)基濾液，將纖維素膜與氫氧化鈉攪拌反應(yīng)得細(xì)菌纖維素和培養(yǎng)基液加玉米淀粉改性所得改性淀粉顆粒、白炭黑等混合出料即得高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料，本發(fā)明通過培養(yǎng)基中的微生物成分與淀粉大分子交聯(lián)，黏附在復(fù)合高分子材料表面，高分子復(fù)合材料受到黏附在其表面微生物分泌的酶的作用，經(jīng)過氧化和水解等反應(yīng)使高分子鏈斷裂成相對(duì)分子質(zhì)量低的小分子化合物，被微生物吸收或消化，最終產(chǎn)生二氧化碳和水，經(jīng)實(shí)例證明，所得的生物基降解高分子材料基體與材料之間的相容性較佳，可長期使用性質(zhì)穩(wěn)定，具有優(yōu)良的使用價(jià)值。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱量100～105g葡萄糖、10～12g酵母粉、18～20g碳酸鈣、25～30g瓊脂和950～1100mL去離子水置于燒杯中，在100～105℃下滅菌10～15min，隨后靜置冷卻至室溫制備得斜面培養(yǎng)基；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量35～40份葡萄糖、15～20份蛋白胨、5～10份酵母粉、2～3份磷酸氫二鈉、3～5份硫酸鎂置于燒杯中，攪拌混合并置于100～110℃下滅菌15～20min，隨后靜置冷卻至室溫，制備得生物培養(yǎng)基；

（2）將木醋桿菌接種至上述制備的斜面培養(yǎng)基上，在30℃下振蕩培養(yǎng)20～24h，控制搖床轉(zhuǎn)速為175～200r/min，待培養(yǎng)完成后，按接種量10%，在搖床轉(zhuǎn)速680～700r/min下，將斜面培養(yǎng)基上的木醋桿菌接種至上述制備的生物培養(yǎng)基上，隨后在30℃下恒溫培養(yǎng)7～8天；

（3）待培養(yǎng)完成后用鑷子收集上層細(xì)菌纖維素膜，并過濾收集得培養(yǎng)基濾液，按質(zhì)量比1:5，將細(xì)菌纖維素膜與1mol/L氫氧化鈉溶液攪拌混合，在65～70℃下水浴加熱45～60min，隨后過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至洗滌液至中性后，再在65～70℃下干燥6～8h，制備得細(xì)菌纖維素備用；

（4）按質(zhì)量比1:5，將玉米淀粉與上述收集的培養(yǎng)基濾液攪拌混合并置于28～30℃下水浴加熱68～72h，隨后抽濾并收集濾餅，在65～70℃下干燥6～8h，制備得得改性淀粉顆粒，再按質(zhì)量比1:5，將上述細(xì)菌纖維素與改性淀粉顆粒攪拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h，隨后過95～100目篩，制備得混合改性粉末；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量25～30份聚乳酸樹脂顆粒、15～20份聚丁二酸丁二醇酯、5～8份白炭黑、8～10份上述制備的混合改性粉末和3～5份偶聯(lián)劑KH-550攪拌混合并置于雙螺桿擠出機(jī)中，控制機(jī)頭溫度為165～170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，隨后擠出切料，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制得的高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料加入丙酮中清洗，于功率為50～450W的條件下超聲分散20～60min，隨后在65～70℃下干燥6～8h，在165～180℃下吹膜成型，控制薄膜的厚度為5～300μm，隨后裁剪、包裝并用于蔬果棚的覆蓋，經(jīng)檢測(cè)，拉伸強(qiáng)度較傳統(tǒng)復(fù)合降解材料提高10～15%。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明方增加了高分子材料與生物基體樹脂的相容性，分散均勻，有效改善共混物薄膜和片材撕裂強(qiáng)度較低的問題；

（2）制備的高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度可達(dá)100～110J/m，拉伸強(qiáng)度達(dá)到28～34MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)到45～50MPa，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

稱量100～105g葡萄糖、10～12g酵母粉、18～20g碳酸鈣、25～30g瓊脂和950～1100mL去離子水置于燒杯中，在100～105℃下滅菌10～15min，隨后靜置冷卻至室溫制備得斜面培養(yǎng)基；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量35～40份葡萄糖、15～20份蛋白胨、5～10份酵母粉、2～3份磷酸氫二鈉、3～5份硫酸鎂置于燒杯中，攪拌混合并置于100～110℃下滅菌15～20min，隨后靜置冷卻至室溫，制備得生物培養(yǎng)基；將木醋桿菌接種至上述制備的斜面培養(yǎng)基上，在30℃下振蕩培養(yǎng)20～24h，控制搖床轉(zhuǎn)速為175～200r/min，待培養(yǎng)完成后，按接種量10%，在搖床轉(zhuǎn)速680～700r/min下，將斜面培養(yǎng)基上的木醋桿菌接種至上述制備的生物培養(yǎng)基上，隨后在30℃下恒溫培養(yǎng)7～8天；待培養(yǎng)完成后用鑷子收集上層細(xì)菌纖維素膜，并過濾收集得培養(yǎng)基濾液，按質(zhì)量比1:5，將細(xì)菌纖維素膜與1mol/L氫氧化鈉溶液攪拌混合，在65～70℃下水浴加熱45～60min，隨后過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至洗滌液至中性后，再在65～70℃下干燥6～8h，制備得細(xì)菌纖維素備用；按質(zhì)量比1:5，將玉米淀粉與上述收集的培養(yǎng)基濾液攪拌混合并置于28～30℃下水浴加熱68～72h，隨后抽濾并收集濾餅，在65～70℃下干燥6～8h，制備得得改性淀粉顆粒，再按質(zhì)量比1:5，將上述細(xì)菌纖維素與改性淀粉顆粒攪拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h，隨后過95～100目篩，制備得混合改性粉末；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量25～30份聚乳酸樹脂顆粒、15～20份聚丁二酸丁二醇酯、5～8份白炭黑、8～10份上述制備的混合改性粉末和3～5份偶聯(lián)劑KH-550攪拌混合并置于雙螺桿擠出機(jī)中，控制機(jī)頭溫度為165～170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，隨后擠出切料，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料。

實(shí)例1

稱量100g葡萄糖、10g酵母粉、18g碳酸鈣、25g瓊脂和950mL去離子水置于燒杯中，在100℃下滅菌10min，隨后靜置冷卻至室溫制備得斜面培養(yǎng)基；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量35份葡萄糖、15份蛋白胨、5份酵母粉、2份磷酸氫二鈉、3份硫酸鎂置于燒杯中，攪拌混合并置于100℃下滅菌15min，隨后靜置冷卻至室溫，制備得生物培養(yǎng)基；將木醋桿菌接種至上述制備的斜面培養(yǎng)基上，在30℃下振蕩培養(yǎng)20h，控制搖床轉(zhuǎn)速為175r/min，待培養(yǎng)完成后，按接種量10%，在搖床轉(zhuǎn)速680r/min下，將斜面培養(yǎng)基上的木醋桿菌接種至上述制備的生物培養(yǎng)基上，隨后在30℃下恒溫培養(yǎng)7天；待培養(yǎng)完成后用鑷子收集上層細(xì)菌纖維素膜，并過濾收集得培養(yǎng)基濾液，按質(zhì)量比1:5，將細(xì)菌纖維素膜與1mol/L氫氧化鈉溶液攪拌混合，在65℃下水浴加熱45min，隨后過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至洗滌液至中性后，再在65℃下干燥6h，制備得細(xì)菌纖維素備用；按質(zhì)量比1:5，將玉米淀粉與上述收集的培養(yǎng)基濾液攪拌混合并置于28℃下水浴加熱68h，隨后抽濾并收集濾餅，在65℃下干燥6h，制備得得改性淀粉顆粒，再按質(zhì)量比1:5，將上述細(xì)菌纖維素與改性淀粉顆粒攪拌混合，在350r/min下球磨3h，隨后過95目篩，制備得混合改性粉末；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量25份聚乳酸樹脂顆粒、15份聚丁二酸丁二醇酯、5份白炭黑、8份上述制備的混合改性粉末和3份偶聯(lián)劑KH-550攪拌混合并置于雙螺桿擠出機(jī)中，控制機(jī)頭溫度為165℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，隨后擠出切料，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制得的高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料加入丙酮中清洗，于功率為50W的條件下超聲分散20min，隨后在65℃下干燥6h，在165℃下吹膜成型，控制薄膜的厚度為5μm，隨后裁剪、包裝并用于蔬果棚的覆蓋，經(jīng)檢測(cè)，拉伸強(qiáng)度較傳統(tǒng)復(fù)合降解材料提高10%。

稱量105g葡萄糖、12g酵母粉、20g碳酸鈣、30g瓊脂和1100mL去離子水置于燒杯中，在105℃下滅菌15min，隨后靜置冷卻至室溫制備得斜面培養(yǎng)基；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量40份葡萄糖、20份蛋白胨、10份酵母粉、3份磷酸氫二鈉、5份硫酸鎂置于燒杯中，攪拌混合并置于110℃下滅菌20min，隨后靜置冷卻至室溫，制備得生物培養(yǎng)基；將木醋桿菌接種至上述制備的斜面培養(yǎng)基上，在30℃下振蕩培養(yǎng)24h，控制搖床轉(zhuǎn)速為200r/min，待培養(yǎng)完成后，按接種量10%，在搖床轉(zhuǎn)速700r/min下，將斜面培養(yǎng)基上的木醋桿菌接種至上述制備的生物培養(yǎng)基上，隨后在30℃下恒溫培養(yǎng)8天；待培養(yǎng)完成后用鑷子收集上層細(xì)菌纖維素膜，并過濾收集得培養(yǎng)基濾液，按質(zhì)量比1:5，將細(xì)菌纖維素膜與1mol/L氫氧化鈉溶液攪拌混合，在70℃下水浴加熱60min，隨后過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至洗滌液至中性后，再在70℃下干燥8h，制備得細(xì)菌纖維素備用；按質(zhì)量比1:5，將玉米淀粉與上述收集的培養(yǎng)基濾液攪拌混合并置于30℃下水浴加熱72h，隨后抽濾并收集濾餅，在70℃下干燥8h，制備得得改性淀粉顆粒，再按質(zhì)量比1:5，將上述細(xì)菌纖維素與改性淀粉顆粒攪拌混合，在400r/min下球磨5h，隨后過100目篩，制備得混合改性粉末；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量30份聚乳酸樹脂顆粒、20份聚丁二酸丁二醇酯、8份白炭黑、10份上述制備的混合改性粉末和5份偶聯(lián)劑KH-550攪拌混合并置于雙螺桿擠出機(jī)中，控制機(jī)頭溫度為170℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，隨后擠出切料，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制得的高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料加入丙酮中清洗，于功率為250W的條件下超聲分散40min，隨后在67℃下干燥7h，在170℃下吹膜成型，控制薄膜的厚度為200μm，隨后裁剪、包裝并用于蔬果棚的覆蓋，經(jīng)檢測(cè)，拉伸強(qiáng)度較傳統(tǒng)復(fù)合降解材料提高12%。

實(shí)例3

稱量103g葡萄糖、11g酵母粉、19g碳酸鈣、27g瓊脂和1000mL去離子水置于燒杯中，在103℃下滅菌13min，隨后靜置冷卻至室溫制備得斜面培養(yǎng)基；再按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量37份葡萄糖、17份蛋白胨、7份酵母粉、2.5份磷酸氫二鈉、4份硫酸鎂置于燒杯中，攪拌混合并置于105℃下滅菌17min，隨后靜置冷卻至室溫，制備得生物培養(yǎng)基；將木醋桿菌接種至上述制備的斜面培養(yǎng)基上，在30℃下振蕩培養(yǎng)22h，控制搖床轉(zhuǎn)速為185r/min，待培養(yǎng)完成后，按接種量10%，在搖床轉(zhuǎn)速690r/min下，將斜面培養(yǎng)基上的木醋桿菌接種至上述制備的生物培養(yǎng)基上，隨后在30℃下恒溫培養(yǎng)7.5天；待培養(yǎng)完成后用鑷子收集上層細(xì)菌纖維素膜，并過濾收集得培養(yǎng)基濾液，按質(zhì)量比1:5，將細(xì)菌纖維素膜與1mol/L氫氧化鈉溶液攪拌混合，在67℃下水浴加熱53min，隨后過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌至洗滌液至中性后，再在67℃下干燥7h，制備得細(xì)菌纖維素備用；按質(zhì)量比1:5，將玉米淀粉與上述收集的培養(yǎng)基濾液攪拌混合并置于29℃下水浴加熱70h，隨后抽濾并收集濾餅，在67℃下干燥7h，制備得得改性淀粉顆粒，再按質(zhì)量比1:5，將上述細(xì)菌纖維素與改性淀粉顆粒攪拌混合，在370r/min下球磨4h，隨后過97目篩，制備得混合改性粉末；按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量27份聚乳酸樹脂顆粒、17份聚丁二酸丁二醇酯，7份白炭黑、9份上述制備的混合改性粉末和4份偶聯(lián)劑KH-550攪拌混合并置于雙螺桿擠出機(jī)中，控制機(jī)頭溫度為167℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，隨后擠出切料，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制得的高相容性生物基降解高分子復(fù)合材料加入丙酮中清洗，于功率為450W的條件下超聲分散60min，隨后在70℃下干燥8h，在180℃下吹膜成型，控制薄膜的厚度為300μm，隨后裁剪、包裝并用于蔬果棚的覆蓋，經(jīng)檢測(cè)，拉伸強(qiáng)度較傳統(tǒng)復(fù)合降解材料提高15%。