一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜的制作方法

1.本发明涉及光学膜技术领域，具体为一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜。


背景技术：

2.光学膜由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。光学膜包括高反射膜、减反射膜、滤光膜、滤色膜、增透膜、聚光膜、扩散膜、偏光膜等，随着大屏手机的广泛应用，手机玻璃光学膜产量增加，现有的手机玻璃光学膜少有使用生物材料制成的，不可降解，不利于环保。
3.公开号为cn113462250b的中国专利公开了一种抗菌卫生的手机膜及其制备方法，通过将抗菌防污乳液、固化剂、助溶剂、去离子水、成膜助剂、流平剂和偶联剂和消泡剂搅拌均匀，之后静置、过滤，得到抗菌卫生涂料，将抗菌卫生涂料喷涂到经过超声波清洗后的长方形玻璃片上，干燥后形成抗菌卫生涂层，最后进行贴胶，检验合格后进行包装，得到该抗菌卫生的手机膜。
4.该专利虽然在一定程度上解决了背景技术中手机贴膜上较易滋生各种细菌，导致手机的卫生状况堪忧，进而影响使用者的身体健康的问题，但是该专利中仅涉及的成分不能进行降解，不利于环保。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，通过，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，包括基膜层和防菌层，基膜层和防菌层贴合连接，其中基膜层包括以下重量份原料：改性淀粉50-60份、树脂材料50-85份、多孔纤维素20-30份、抗氧化剂2-3份、交联剂2-3份和增塑剂3-8份；防菌层包括以下重量份原料：改性淀粉20-30份、树脂材料30-42份、甲壳素纳米纤维20-30份、氧化锌3-8份、抗氧化剂1-3份、交联剂1-3份和增塑剂3-6份；基膜层的加工方法如下：制备改性淀粉和多孔纤维素，将改性淀粉、树脂材料、多孔纤维素、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节水分含量，制成基膜涂料，将基膜涂料涂覆到加工板上，热压成型，获得基膜层。
7.优选的，所述改性淀粉先有淀粉材料制备直链淀粉，改性淀粉中直链淀粉的含量不低于80%，在将直链淀粉进行改性获得改性淀粉。
8.优选的，所述制备直链淀粉的过程如下：将淀粉与去蒸馏水混合，制成淀粉悬浮液，加入碱液搅拌静置一段时间后，加入盐酸溶液中和酸碱度，并将淀粉糊化后，投入普鲁兰酶进行切支处理淀粉溶液，加入一定量的正丁醇络合沉淀直链淀粉分子，去除上层清液，
抽滤得到沉淀物，经过无水乙醇洗涤后烘干，得到直链淀粉；优选的，所述将直链淀粉进行改性获得改性淀粉的过程如下：溶解直链淀粉，并对直链淀粉进行酶解，再加入纳米级海藻酸钠粉末与之混合，干燥至恒重后，收集得改性淀粉。
9.优选的，所述多孔纤维素的制备方法如下：纤维素溶解于离子液体中，形成纤维素溶解液，将溶解液滴入低温介质中以使溶解液中的纤维素析出形成离子液体，得到含有离子液体的分散液，采用置换溶剂将离子液体中的离子液体置换出来，形成置换颗粒，对置换颗粒进行冷冻干燥，得到多孔纤维素材料。
10.优选的，所述树脂材料为聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸树脂或者聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的一种。
11.优选的，所述基膜层加工过程中，基膜涂料的水分含量为6-9wt％，在100-130℃下热压成型。
12.优选的，所述甲壳素纳米纤维的制备方法如下：先提纯得到纯甲壳素粉末，经进一步的粉碎、研磨获得甲壳素纳米纤维，进一步的粉碎、研磨方法包括研磨法、超声法和高压均质法。
13.优选的，所述防菌层的加工方法如下：按分量称取改性淀粉、树脂材料、甲壳素纳米纤维、氧化锌、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节至水分含量，制成防菌涂料，将防菌涂料涂覆到基膜层表面，烘干后，获得防菌层。
14.优选的，所述防菌涂料的含水量为8-10wt％，涂覆后的烘干温度为60-80℃，烘干时间为5-8分钟。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过将淀粉进行直链淀粉制备，提高了淀粉的性能，再通过直链淀粉酶解，在淀粉表面形成孔洞，提高降解速度，将纳米级海藻酸钠粉末与之混合，能够填充淀粉表面的孔洞，海藻酸钠能够依附淀粉表面，形成网状结构，加之多孔纤维素经过处理后，表面孔洞增加，将其与树脂材料混合后，互融性更好，制成的光学膜拉伸强度和冲击强度高；2、本发明在防菌层中，使用甲壳素纳米纤维材料，配合氧化锌材料进行抑菌，甲壳素纳米纤维本身具有较好的降解性，同时还具有一定的抑菌效果，健康环保，氧化锌增强了防菌层的硬度和耐磨性，同时也具有一定的抑菌性。
附图说明
16.图1为本发明的手机玻璃光学膜结构示意图；图中：1、基膜层；2、防菌层。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.为了解决现有的问题，请参阅图1，本实施例提供以下技术方案：一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，包括基膜层1和防菌层2，基膜层1和防菌层2贴合连接，其中基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉50-60份、树脂材料50-85份、多孔纤维素20-30份、抗氧化剂2-3份、交联剂2-3份和增塑剂3-8份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉20-30份、树脂材料30-42份、甲壳素纳米纤维20-30份、氧化锌3-8份、抗氧化剂1-3份、交联剂1-3份和增塑剂3-6份；树脂材料为聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸树脂或者聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的一种。均属于可降解的树脂材料，采用该树脂材料能够提高手机玻璃光学膜的环保性能。
19.基膜层1的加工方法如下：制备改性淀粉和多孔纤维素，将改性淀粉、树脂材料、多孔纤维素、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节水分含量，制成基膜涂料，将基膜涂料涂覆到加工板上，热压成型，获得基膜层1，基膜涂料的水分含量为6-9wt％，在100-130℃下热压成型。
20.改性淀粉先有淀粉材料制备直链淀粉，改性淀粉中直链淀粉的含量不低于80%，在将直链淀粉进行改性获得改性淀粉；制备直链淀粉的过程如下：将淀粉与去蒸馏水混合，制成淀粉悬浮液，加入碱液搅拌静置一段时间后，加入盐酸溶液中和酸碱度，并将淀粉糊化后，投入普鲁兰酶进行切支处理淀粉溶液，加入一定量的正丁醇络合沉淀直链淀粉分子，去除上层清液，抽滤得到沉淀物，经过无水乙醇洗涤后烘干，得到直链淀粉；淀粉与蒸馏水混合，制成淀粉悬浮液，淀粉在悬浮液中所占质量分数为20%左右，使用两倍体积的浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液加入到淀粉悬浮液中，轻微搅拌，在25-28℃下静置作用15分钟，形成淀粉溶液；用盐酸溶液中和淀粉溶液，使淀粉质量在淀粉溶液和盐酸溶液的总质量中占4%-6%，于75℃水浴糊化60分钟，调节ph为4-5，温度为55-65℃，加入适量的普鲁兰酶切支10-20分钟后，加热至85℃以上，灭酶处理10-20分钟，普鲁兰酶用量为12.5-100u/g淀粉；处理过的淀粉溶液温度降至50-70℃，加入一定量的正丁醇络合沉淀直链淀粉分子，正丁醇用量为40-70ml/l淀粉溶液，搅拌30分钟后，降温至40℃，缓慢搅拌20-24小时，去除上层清液，抽滤得到沉淀物，无水乙醇洗涤3次，鼓风烘箱中50-70℃烘干，即可得到高纯度的直链淀粉。
21.将直链淀粉进行改性获得改性淀粉的过程如下：溶解直链淀粉，并对直链淀粉进行酶解，再加入纳米级海藻酸钠粉末与之混合，干燥至恒重后，收集得改性淀粉。
22.取直链淀粉加入3-5倍体积的蒸馏水，摇匀溶解，加入异淀粉酶进行混合，加热至40℃，保持温度不变，搅拌10分钟后，加入纳米级海藻酸钠粉末，搅拌30-40分钟后，离心分离并收集下次沉淀，干燥至恒重后，收集得改性淀粉。
23.多孔纤维素的制备方法如下：纤维素溶解于离子液体中，形成纤维素溶解液，将溶解液滴入低温介质中以使溶解液中的纤维素析出形成离子液体，得到含有离子液体的分散液，采用置换溶剂将离子液体中的离子液体置换出来，形成置换颗粒，对置换颗粒进行冷冻干燥，得到多孔纤维素材料。
24.纤维素溶解于1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，形成纤维素溶解液，处理温度为140℃，搅拌速度为100r/min，将溶解液滴入冰水中以使溶解液中的纤维素析出形成离子
液体，得到含有离子液体；采用置蒸馏水或者去离子水将离子液体中的离子液体置换出来，形成置换颗粒，对置换颗粒进行冷冻干燥，冷冻干燥过程中，处理温度为-10
‑‑
20℃，处理时间为12-24h，得到多孔纤维素材料。
25.甲壳素纳米纤维的制备方法如下：先提纯得到纯甲壳素粉末，经进一步的粉碎、研磨获得甲壳素纳米纤维，进一步的粉碎、研磨方法包括研磨法、超声法和高压均质法，依次对纯甲壳素粉末进行破碎、开纤，从而分离得到具有纳米尺度、高长径比、高比表面积的甲壳素纳米纤维。
26.研磨处理：在转速为1800 rpm研磨机上，将配制的0.5 wt%甲壳素水溶液标准研磨5次，称此甲壳素水溶液为甲壳素标准研磨液；使用研磨机将甲壳素标准研磨液在转速为1500rpm的情况下研磨15次，溶液的温度始终控制在25℃，得到0.5wt%研磨甲壳素悬浮液。
27.超声处理：将所配制的0.5wt%用去离子水配制成质量浓度为0.1wt%，再使用超声波细胞粉碎机在冰水浴中超声粉碎1h，最后得到超声甲壳素悬浮液，超声功率设置为1000w。
28.高压均质处理：将所配制的0.5wt%甲壳素水溶液在研磨机转速为1800rpm的情况下研磨3次以上，用去离子水配制成质量浓度为0.1wt%，再使用高压均质机对所得到的甲壳素标准研磨液进行进一步的机械高压破碎，设置高压均质机的压力为2200pa，均质20次，最后得到0.1wt%均质甲壳素悬浮液；将上述的0.1wt%均质甲壳素悬浮液离心处理，去除液体，将获得的甲壳素烘干至恒重，得到甲壳素纳米纤维。
29.防菌层2的加工方法如下：按分量称取改性淀粉、树脂材料、甲壳素纳米纤维、氧化锌、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节至水分含量，制成防菌涂料，将防菌涂料涂覆到基膜层1表面，烘干后，获得防菌层2防菌涂料的含水量为8-10wt％，涂覆后的烘干温度为60-80℃，烘干时间为5-8分钟。
30.实施例一：基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉56份、树脂材料62份、多孔纤维素22份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉23份、树脂材料31份、甲壳素纳米纤维23份、氧化锌3份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用以下方法制备光学膜：制备基膜层1：将改性淀粉、树脂材料、多孔纤维素、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节水分含量6wt％，制成基膜涂料，将基膜涂料涂覆到加工板上，在110℃下热压成型，获得基膜层1；制备防菌层2：按分量称取改性淀粉、树脂材料、甲壳素纳米纤维、氧化锌、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节至水分含量为8wt％，制成防菌涂料，将防菌涂料涂覆到基膜层1表面，烘干后，烘干温度为68℃，烘干时间为7分钟。
31.实施例二：基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉58份、树脂材料62份、多孔纤维
素20份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉23份、树脂材料31份、甲壳素纳米纤维23份、氧化锌3份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用与实施例一相同的方法制备光学膜。
32.实施例三：基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉58份、树脂材料62份、多孔纤维素20份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉23份、树脂材料31份、甲壳素纳米纤维22份、氧化锌6份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用与实施例一相同的方法制备光学膜。
33.实施例四：基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉58份、树脂材料62份、多孔纤维素20份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉23份、树脂材料31份、甲壳素纳米纤维26份、氧化锌3份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用与实施例一相同的方法制备光学膜。
34.对比例一：基膜层1包括以下重量份原料：淀粉58份、树脂材料62份、多孔纤维素20份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：淀粉23份、树脂材料31份、甲壳素纳米纤维26份、氧化锌3份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用与实施例一相同的方法制备光学膜。
35.对比例二：基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉58份、树脂材料62份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉23份、树脂材料31份、甲壳素纳米纤维26份、氧化锌3份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用与实施例一相同的方法制备光学膜。
36.对比例三：基膜层1包括以下重量份原料：改性淀粉58份、树脂材料62份、多孔纤维素20份、抗氧化剂2份、交联剂2份和增塑剂4份；防菌层2包括以下重量份原料：改性淀粉23份、树脂材料31份、氧化锌3份、抗氧化剂1份、交联剂1份和增塑剂3份；树脂材料选用聚丁二酸丁二醇酯；抗氧化剂选用水性环保抗氧化剂ky616-5；交联剂选用ibma环保型交联剂单体；采用与实施例一相同的方法制备光学膜。
37.将上述的实施例以及对比例中制备的光学膜进行测试，获得以下数据：拉伸强度（mpa）冲击强度（kj
·
m2）90天生物降解率（%）抗菌性（%）实施例一1329.329592.9实施例二1429.319692.8实施例三1429.959692.9实施例四1429.119692.9对比例一922.38989.7对比例二923.59589.8对比例三1328.99563.2从上表面可以得知，实施例一至实施例四中拉伸强度、冲击强度、90天生物降解率以及抗菌性差异不大，但是在对比例中，对比例一未使用改性淀粉，而使用的普通淀粉，拉伸强度、冲击强度、以及90天生物降解率均较低，对比例二中将多孔纤维素去除后，其制备的光学膜拉伸强度、拉伸强度相对较低，对比例三中，未使用甲壳素纳米纤维，抑菌效果明显不佳，说明改性淀粉、多孔纤维素对光学膜的拉伸强度、冲击强度以及生物降解率均有积极效果，而甲壳素纳米纤维在抑菌发挥了积极作用。
38.综上所述：本发明提出的一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，将淀粉进行直链淀粉制备，提高了淀粉的性能，再通过直链淀粉酶解，在淀粉表面形成孔洞，提高降解速度，将纳米级海藻酸钠粉末与之混合，能够填充淀粉表面的孔洞，海藻酸钠能够依附淀粉表面，形成网状结构，加之多孔纤维素经过处理后，表面孔洞增加，将其与树脂材料混合后，互融性更好，制成的光学膜拉伸强度和冲击强度高；在防菌层2中，使用甲壳素纳米纤维材料，配合氧化锌材料进行抑菌，甲壳素纳米纤维本身具有较好的降解性，同时还具有一定的抑菌效果，健康环保，氧化锌增强了防菌层2的硬度和耐磨性，同时也具有一定的抑菌性。
39.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，包括基膜层（1）和防菌层（2），其特征在于：基膜层（1）和防菌层（2）贴合连接，其中基膜层（1）包括以下重量份原料：改性淀粉50-60份、树脂材料50-85份、多孔纤维素20-30份、抗氧化剂2-3份、交联剂2-3份和增塑剂3-8份；防菌层（2）包括以下重量份原料：改性淀粉20-30份、树脂材料30-42份、甲壳素纳米纤维20-30份、氧化锌3-8份、抗氧化剂1-3份、交联剂1-3份和增塑剂3-6份；基膜层（1）的加工方法如下：制备改性淀粉和多孔纤维素，将改性淀粉、树脂材料、多孔纤维素、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，并调节水分含量，制成基膜涂料，将基膜涂料涂覆到加工板上，热压成型，获得基膜层（1）。2.根据权利要求1所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述改性淀粉先有淀粉材料制备直链淀粉，改性淀粉中直链淀粉的含量不低于80%，在将直链淀粉进行改性获得改性淀粉。3.根据权利要求2所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述制备直链淀粉的过程如下：将淀粉与去蒸馏水混合，制成淀粉悬浮液，加入碱液搅拌静置一段时间后，加入盐酸溶液中和酸碱度，并将淀粉糊化后，投入普鲁兰酶进行切支处理淀粉溶液，加入一定量的正丁醇络合沉淀直链淀粉分子，去除上层清液，抽滤得到沉淀物，经过无水乙醇洗涤后烘干，得到直链淀粉。4.根据权利要求3所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述将直链淀粉进行改性获得改性淀粉的过程如下：溶解直链淀粉，并对直链淀粉进行酶解，再加入纳米级海藻酸钠粉末与之混合，干燥至恒重后，收集得改性淀粉。5.根据权利要求4所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述多孔纤维素的制备方法如下：纤维素溶解于离子液体中，形成纤维素溶解液，将溶解液滴入低温介质中以使溶解液中的纤维素析出形成离子液体，得到含有离子液体的分散液，采用置换溶剂将离子液体中的离子液体置换出来，形成置换颗粒，对置换颗粒进行冷冻干燥，得到多孔纤维素材料。6.根据权利要求5所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述树脂材料为聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸树脂或者聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的一种。7.根据权利要求6所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述基膜层（1）加工过程中，基膜涂料的水分含量为6-9wt％，在100-130℃下热压成型。8.根据权利要求7所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述甲壳素纳米纤维的制备方法如下：先提纯得到纯甲壳素粉末，经进一步的粉碎、研磨获得甲壳素纳米纤维，进一步的粉碎、研磨方法包括研磨法、超声法和高压均质法。9.根据权利要求8所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述防菌层（2）的加工方法如下：按分量称取改性淀粉、树脂材料、甲壳素纳米纤维、氧化锌、抗氧化剂、交联剂和增塑剂混合均匀，氧化锌为纳米颗粒，并调节至水分含量，制成防菌涂料，将防菌涂料涂覆到基膜层（1）表面，烘干后，获得防菌层（2）。10.根据权利要求9所述的基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，其特征在于：所述
防菌涂料的含水量为8-10wt％，涂覆后的烘干温度为60-80℃，烘干时间为5-8分钟。

技术总结
本发明公开了一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，属于光学膜技术领域。本发明的一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，包括基膜层和防菌层，基膜层和防菌层贴合连接，其中基膜层包括以下重量份原料：改性淀粉50-60份、树脂材料50-85份、多孔纤维素20-30份、抗氧化剂2-3份、交联剂2-3份和增塑剂3-8份。本发明解决了现有光学膜不能进行降解的问题，本发明提出的一种基于淀粉类生物材料的手机玻璃光学膜，将淀粉进行直链淀粉制备，提高了淀粉的性能，再通过直链淀粉酶解，在淀粉表面形成孔洞，提高降解速度，将纳米级海藻酸钠粉末与之混合，能够填充淀粉表面的孔洞，海藻酸钠能够依附淀粉表面，形成网状结构。形成网状结构。形成网状结构。


技术研发人员：陈郁芬
受保护的技术使用者：华安（深圳）新材料有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/8/13