一种木质素改性PBAT生物降解塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素改性PBAT生物降解塑料及其制备方法。所述木质素改性PBAT生物降解塑料的原料包括以下组分，按重量计，70～85份PBAT、25～30份玉米淀粉、26～40份木质素、2～4份己二酸、6～10份聚乙二醇二缩水甘油醚。有益效果：(1)将木质素在共晶溶剂中进行一系列处理，最大化保留具有抗氧化性、增强紫外线吸收性、新增增塑剂作用，从而在降低成本的基础上，制得高质量的生物降解塑料。(2)使用木质素和玉米淀粉成功替代了较大部分的PBAT，显著降低了成本。(3)利用木质素混合物和深共晶溶剂，协同增强PBAT、玉米淀粉之间的界面作用力，从而提高塑料的降解速率和力学性能。从而提高塑料的降解速率和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种木质素改性PBAT生物降解塑料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及塑料
，具体为一种木质素改性PBAT生物降解塑料及其制备方法。

技术介绍

[0002]科技的进步带动生活节奏的加快，塑料制品也随着生活节奏的加快，消耗量直线升高。而塑料制品大多为一次性使用品，使用后直接丢弃，使得塑料垃圾逐年增长，环境污染不断加重。随着绿色经济、垃圾分类等各个方面产生的环保意识的增强。如何解决抑制塑料垃圾的出现成为了重要问题之一，使得可降解的环保型塑料走进人们的生活。
[0003]其中，乙二酸丁二醇于对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)是一种可完全利用生物降解为二氧化碳和水的热塑性聚合物，但是其用于塑料制品，成本较高，力学性能较低，极大的限制了其应用。另一方面，木质素和玉米淀粉是一种丰富、廉价，可完全降解的天然化合物。但是，各物质之间由于性质的不同，混合制备，由于界面相容性差，使得塑料具有孔隙、力学性能低。
[0004]因此，如何将降低成本的基础上，制得降解速率快、力学性能好、高质量的一种木质素改性PBAT生物降解塑料具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种木质素改性PBAT生物降解塑料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种木质素改性PBAT生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将木质素分散在深共晶溶剂混合液中预处理，热水沉淀，固液分离；将固液分别处理，得到木质素A和共晶废液；
[0009]S2：木质素A再次分散到共晶废液中，加入脂肪酶、己二酸，反应；降低温度，加入聚乙二醇二缩水甘油醚溶液，搅拌均匀，滴加氢氧化钠水溶液，反应，冻干，得到木质素混合物；
[0010]S3：将干燥后的PBAT、木质素混合物、玉米淀粉依次加入至高速混合机中均质化；放入捏合机中捏合，造粒，注塑成型，得到木质素改性PBAT生物降解塑料。
[0011]较为优化地，所述木质素是由葡萄籽通过酶解法制备得到的。
[0012]较为优化地，所述深共晶溶剂混合液为深共晶溶剂与去离子水的混合液；所述深共晶溶剂为质量比1:1～2:1的氯化胆碱与乳酸，所述去离子水的加入量是乳酸质量的5％～10％。
[0013]较为优化地，所述木质素改性PBAT生物降解塑料的原料包括以下组分，按重量计，70～85份PBAT、25～30份玉米淀粉、26～40份木质素、2～4份己二酸、6～10份聚乙二醇二缩水甘油醚。
[0014]较为优化地，步骤S1中，木质素与深共晶溶剂混合液的质量比为0.5～1:2～5；步骤S2中，木质素A与共晶废液为1:0.5～0.8。
[0015]较为优化地，步骤S1中具体过程为：将木质素分散在深共晶溶剂混合液中，设置温度为60～140℃预处理5～8小时；将反应液注入热水中，搅拌沉淀，固液分离；将固体干燥，液体浓缩，得到木质素A和共晶废液。
[0016]较为优化地，步骤S2中具体过程为：木质素A再次分散到共晶废液中，设置温度为38～60℃，搅拌速度为150～250rmp，加入脂肪酶、己二酸，反应1～2小时；降低温度为30～35℃，加入聚乙二醇二缩水甘油醚溶液，搅拌均匀，设置搅拌速度为300～400rmp，滴加氢氧化钠水溶液，反应1～2小时，冻干，得到木质素混合物。
[0017]较为优化地，所述聚乙二醇二缩水甘油醚溶液的溶剂为乙酸乙酯。
[0018]较为优化地，步骤S3中均质温度为100～120℃；捏合温度为140～180℃。
[0019]本技术方案中，PBAT(乙二酸丁二醇、对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)是属于热塑性生物降解塑料，但是其是由成本较高，力学性能较低极大的限制了其应用。因此，方案中加入了木质素和玉米淀粉，两种物质均是从生物料中产生的价格较低、极易被降解的天然化合物。其中由于玉米淀粉并不具有热塑性，因此其一般用于PBAT塑料中加入量小于8％，超过时，会由于极性差导致两种物质界面作用力差，导致制备的塑料具有孔隙、力学性能低；同样的木质素与PBAT之间同样具有界面作用力差的问题。因此，方案中，将木质素在深共晶溶剂中进行了一系列处理，最终形成木质素混合物，使得木质素混合物具有抗氧化、紫外线吸收性、增塑剂的作用，从而在降低成本的基础上，制得高质量的生物降解塑料。
[0020](1)方案中，加入的玉米淀粉大于PBAT的15％；其自身具有抗氧化剂，可以增强塑料的抗氧化作用，与木质素混合物产生的抗氧化作用，形成协同作用，使得塑料中不用加入抗氧化剂；其在塑料中的反应性交联，抑制了PBAT的迁移，同时由于水解性，协同增加了降解速率。具体：PBAT在光照射下，迁移交联形成不溶性聚酯网络，使得生物酶吸附位点下降，损害了对从PBAT的水解性质。
[0021](2)方案中，木质素是以葡萄籽为原料通过酶解法制备的，由于没有经过高温高压处理，可以最大化保留活性成分。并在一些列处理过程中竟可能最大化保留活性组分，因此，以深共晶溶剂为介质，进行处理。
[0022]第一步：将木质素在深共晶溶剂混合液中预处理，解离重聚，得到木质素A，该溶剂选择性木质素中的芳基醚键(β
‑
O
‑
4)和碳碳键催化解离，增加酚羟基含量，从而增强了极性，增加了与玉米淀粉的相容性。其中，加入的去离子水，由于改善了深共晶溶剂的粘度，促进了传质，因此在解离酚羟基的基础上，减少了深共晶溶剂的量和预处理时间。过程中，部分脂肪族羟基之间会发生脱水和酰化，降低木质素分子量，形成了均匀粒径的纳米木质素。脱水形成的碳碳双键和酰基化的基团具有更高的反应性，由于水的加入会。此外，酰基化反应促经了纳米木质素之间的重凝，形成了纳米微球，该物质具有较高的抗氧化和紫外吸收性。其中，温度需要控制，100～120℃是木质素A的产量较高，120～140℃时，逐渐降低，是由于形成解离形成的较小的片段。
[0023]将共晶废液干燥除水后再次利用，因为里面含有解离形成的较小的片段，可以作为扩链剂使用。
[0024]第二步，将木质素A再次分散到共晶废液中，由于不在需要预处理，溶剂量降低；惰
性气体中在脂肪酶的催化作用下，与己二酸发生酯交换，从而利用相似相容性增强与PBAT的相容性，产生的木质素/己酸酯进一步与PBAT交联；当加入聚乙二醇二缩水醚溶液时，反应停止；然后滴加氢氧化钠溶液，在碱性介质下聚乙二醇二缩水甘油醚水解对木质素发生原位修饰。从而由于环氧基团的反应性，可以PBAT与玉米淀粉发生反应，以此增强了两者之间的界面作用力。此外由于溶剂是乙酸乙酯，部分较小的片段被乙酸乙酯提取出来在塑料捏合过程中作为扩链剂，提高了交联密度，增加了拉伸强度，和耐热性。过程中氢氧化钠与乳酸反应形成乳酸钠，该物质可以用于食品保鲜，增加塑料的应用。同时其作为玉米淀粉的增塑剂，增强玉米淀粉的自交联，与PBAT形成穿插的网络，增加拉伸性能。
[0025]此外，混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素改性PBAT生物降解塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将木质素分散在深共晶溶剂混合液中预处理，热水沉淀，固液分离；将固液分别处理，得到木质素A和共晶废液；S2：木质素A再次分散到共晶废液中，加入脂肪酶、己二酸，反应；降低温度，加入聚乙二醇二缩水甘油醚溶液，搅拌均匀，滴加氢氧化钠水溶液，反应，冻干，得到木质素混合物；S3：将干燥后的PBAT、木质素混合物、玉米淀粉依次加入至高速混合机中均质化；放入捏合机中捏合，造粒，注塑成型，得到木质素改性PBAT生物降解塑料。2.根据权利要求1所述的一种木质素改性PBAT生物降解塑料的制备方法，其特征在于：所述木质素是由葡萄籽通过酶解法制备得到的。3.根据权利要求1所述的一种木质素改性PBAT生物降解塑料的制备方法，其特征在于：所述深共晶溶剂混合液为深共晶溶剂与去离子水的混合液；所述深共晶溶剂为质量比1:1～2:1的氯化胆碱与乳酸，所述去离子水的加入量是乳酸质量的5％～10％。4.根据权利要求1所述的一种木质素改性PBAT生物降解塑料的制备方法，其特征在于：所述木质素改性PBAT生物降解塑料的原料包括以下组分，按重量计，70～85份PBAT、25～30份玉米淀粉、26～40份木质素、2～4份己二酸、6～10份聚乙二醇二缩水甘油醚。5.根据权利要求1所述的一种木质素改性PBAT生物降解塑料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：向一民，钱长龙，张杰海，葛栋梁，杨旭，
申请(专利权)人：江苏玉宇环保新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：