木质素在制备可降解化学发泡材料中的应用制造技术

本发明专利技术涉及包装材料领域，具体涉及木质素在制备可降解化学发泡材料中的应用。本发明专利技术将木质素应用到可降解发泡包装材料中，能够有效替代可降解树脂，从而降低成本；且改性后的酯化木质素能够作用于PBAT或PBST等其他的芳香类聚酯，从而进一步提高可降解树脂之间的结合强度，提高材料的性能，也能进一步提高木质素的用量，进一步降低成本。进一步降低成本。

【技术实现步骤摘要】
木质素在制备可降解化学发泡材料中的应用


[0001]本专利技术涉及包装材料领域，具体涉及木质素在制备可降解化学发泡材料中的应用。

技术介绍

[0002]随着人类生活的不断发展，环境污染尤其严重，其中，泡沫包装材料会对自然环境造成严重的污染，且传统的发泡材料基底如聚苯乙烯等，其本身性能较差，且属于热固性塑料不易回收。因此，近年来，可降解发泡材料得到了广泛的研究，常用的可降解树脂如聚己内酯PCL、聚乙醇酸PGA、聚丁二酸丁二酯PBS、聚丁二酸
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己二酸丁二酯PBSA、聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯PBAT、聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯PBST、聚乳酸PLA等。虽然可降解发泡材料能够有效解决环境问题，但其价格极高，目前市场上真正能够采用这类可降解发泡材料以替代传统的发泡材料少之又少，因此，急需解决可发泡降解材料价格昂贵的问题。
[0003]而木质素是公认的可再生生物质资源，广泛存在于几乎所有的植物类生物质材料中，是细胞壁的重要组成部分。现有技术中，木质素主要来源于制浆造纸蒸煮阶段所产生的黑液，而大部分黑液主要被焚烧，为纸浆厂提供能源，造成木质素资源的浪费。随着可持续发展以及绿色化学概念的兴起，木质素转化为高附价值化学品的相关研究受到广泛关注。但是，由于木质素结构复杂、多分散系数大、化学官能团含量较少等特点，工业界仅有总量1％的木质素转化为有价值的工业产品。因此，寻找木质素新的利用途径，将其转化为高附价值化学品或通过材料化技术制备高性能材料已成为国内外研究重点。
[0004]中国专利技术申请，申请号为201410494397.4公开了可降解发泡材料及其制备方法，其采用植物纤维与可降解树脂制备可降解发泡包装材料，可有效降低成本，同时能够提高韧性等性能；申请号为201710267423.3公开了一种高倍率全生物降解材料的制备方法，其利用密炼机制备PLA和PBAT的共混物，同时添加了环氧类扩链剂以及成核剂，通过物理发泡的方式，得到发泡倍率为60～80的聚乳酸发泡材料。但现在技术中，采用植物纤维作为填充剂，由于其结构及极性上与可降解树脂的不匹配性，会极大降低熔体强度，从而影响制品的发泡倍率与产品性能；而不采用填充剂，又会将导致制品成本过高。因此，亟待开发一种成本低，且与可降解树脂相容性好的天然生物质原料。木质素作为自然界中唯一一种具有玻璃化转变温度的热塑性天然芳香高分子，由于其自身结构中含有的大量苯环结构，可通过合适的改性方式转变为天然芳香聚酯。与同为芳香聚酯的PBAT或PBST树脂具有良好的相容性。因此，本专利技术将木质素作用于可降解树脂，以在提高相容性的同时提高树脂的替代量，从而降低成本。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供木质素在制备可降解发泡包装材料中的应用。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了木质素在制备可降解发泡包装材料中的应
用。
[0007]其中，所述的木质素为碱木质素、苏打木质素、有机溶剂木质素和酶解木质素中的任意一种或几种组合，或为对碱木质素、苏打木质素、有机溶剂木质素和酶解木质素中的任意一种木质素进行改性的制备得到的改性木质素；其中，所述的改性为酰化、酯化、醚化、环氧化、酚化、烷基化、脱甲基化、胺化、硫化以及不饱和官能团化中的任意一种或几种组合；优选地，所述的木质素为酯化木质素和酰化木质素中的任意一种或两种组合。
[0008]其中，所述的木质素的粒径d50为2～10μm。
[0009]其中，所述的酰化、酯化、醚化、环氧化、酚化、烷基化、脱甲基化、胺化、硫化以及不饱和官能团化的具体的改性方法为现有技术中的，即现有技术所提供的改性方法均适用于本专利技术申请。
[0010]优选地，上述的可降解发泡包装材料还包括如下组分：可降解树脂；其中，所述的可降解树脂为聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯PBAT和聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯PBST中的任意一种或两种组合物，与聚乳酸PLA的混合物。
[0011]更进一步优选地，PLA，与PBAT或PBST中任意一种或几种组合的重量份数比为7:3～5:5。
[0012]其中，所述的可降解发泡包装材料还包括如下组分：发泡剂；其中，所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸胺、碳酸氢铵、碳酸氢钠(碳酸一氢钠、碳酸二氢钠)、4,4'
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氧代双苯磺酰肼OBSH、甲苯磺酞氨基脲和尿素中的任意一种或几种组合；优选地，所述的发泡剂为4,4'
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氧代双苯磺酰肼OBSH。
[0013]其中，所述的可降解发泡包装材料中各组分的重量份数如下：
[0014]可降解树脂
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100份；
[0015]木质素
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1～100份；
[0016]发泡剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
30份。
[0017]优选地，所述的可降解树脂与木质素的重量份数比为100份：30～100份；进一步优选为100份：30～60份；更进一步优选为100份：50份。
[0018]进一步优选地，所述的可降解发泡包装材料还包括相容剂、填充剂和成核剂中的任意一种或几种组合。
[0019]其中，所述的相容剂为环氧类扩链剂和异氰酸酯类扩链剂中的任意一种或两种组合；其中，所述的环氧类扩链剂优选为巴斯夫扩链剂，型号为ADR
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4400，或ADR
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4468；其中，所述的异氰酸酯类扩链剂包括但不限于甲苯二异氰酸酯类扩链剂(TDI)。
[0020]其中，所述的填充剂为碳酸钙、硫酸钙、淀粉、滑石粉、蒙脱土和木质纤维中的任意一种或几种组合；优选地，所述的碳酸钙和硫酸钙的目数为2000～3000目；所述的木质纤维的目数为600
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1500目。
[0021]其中，所述的成核剂为苯基磷酸锌(TMC
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200)和癸二酸二苯基二酰肼(TMC
‑
300)中的任意一种或几种组合。
[0022]其中，所述的可降解发泡包装材料中各组分的重量份数如下：
[0023][0024]其中，所述的相容剂、填充剂和成核剂的重量份数不同时为0。
[0025]进一步优选地，所述的可降解发泡包装材料中各组分的重量份数如下：
[0026][0027]其中，所述的相容剂、填充剂和成核剂的重量份数不同时为0。
[0028]上述可降解发泡包装材料的制备方法也在本专利技术的保护范围之内，包括如下步骤：
[0029]S1：按照配方比，将干燥的物料混合后于平行双螺杆中，在150～170℃下进行高温剪切，并通过双螺杆的微孔模板进行挤出预发泡；
[0030]S2：将预发泡后的物料于160
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165℃的二次成型设备中，在压力为1
×
105～2
×
105Pa下进行发泡，在30
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.木质素在制备可降解发泡包装材料中的应用；其中，所述木质素为经酯化和/或酰化改性后的木质素；其中，所述的可降解发泡包装材料还包括如可降解树脂；所述的可降解树脂为聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯和聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的任意一种或两种组合物，与聚乳酸的混合物；其中，所述的可降解发泡包装材料还包括发泡剂、相容剂和成核剂中的任意一种或几种组合；其中，所述的可降解发泡包装材料中各组分的重量份数如下：其中，所述可降解树脂中，所述聚对苯二甲酸
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己二酸丁二酯和聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯中的任意一种或两种组合物，与聚乳酸的重量份数为30：70，或40：60，或50：50；其中，所述木质素的粒径d50为2～10μm。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的发泡剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晨杰，应汉杰，庄伟，李明，欧阳平凯，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：