一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料及其制备方法，属于可降解塑料制备领域，包括植物木质纤维制备的可降解塑料以及植物木质纤维制备可降解塑料的制备方法。将植物木质纤维、高分子量聚乙二醇和聚乙烯亚胺用植物木质纤维溶液溶解后，加水析出大量的稳定的含有纤维素木质素高韧性的固体塑料颗粒。再生出来的固体塑料颗粒可用于制备可降解塑料，制得的可降解塑料土埋后180天可降解74.40％，降解能力强；拉伸强度可达59.31Mpa，断裂伸长率可达251.31％具有良好的拉伸强度和断裂伸长率，湿度为80％的条件下吸水率仅为0.29％，耐水性能良好。耐水性能良好。

【技术实现步骤摘要】
一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及可降解塑料制备领域，尤其涉及一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料及其制备方法。

技术介绍

[0002]如今世界各地每年大约生产14000万吨不同种类的合成塑料，大部分以工业垃圾的形式进入生态环境。尽管其中一些材料例如聚酯能够生物降解，但是大部分在用的塑料用品都不能降解或者需要数十年才能降解，其积累将给环境带来巨大的危害。因此，可降解的塑料的研究和开发利用得到了空前的关注和重视。
[0003]因降解机理不同可将降解塑料进行分类可分为：光降解、生物降解和光
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生物降解塑料。经过几十年的发展历程，可降解塑料中的生物降解塑料已经成为可降解塑料的主要形式。木质素是可再生植物资源，与纤维素和半纤维素一起构成植物木质纤维，它来源丰富且价格低廉，广泛存在于植物组织中，但是由于植物木质纤维本身加工性能差且力学性能不佳，因此很少单独制成结构件使用。
[0004]植物木质纤维中的木质素具有高度交联的超分子结构和分子间相互作用，如氢键、偶极
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偶极作用和范德华力作用，可与不同高分子(合成或天然高分子)共混。与高分子进行共混后，可以消除植物木质纤维性能上的弱点，获得具有良好加工性能的可降解塑料。但为了提高植物木质纤维的拉伸强度和断裂伸长率，往往共混时需要添加的高聚物比例较高，制得的塑料需要较长时间才能降解，同时制备的可降解塑料防水和耐热效果差。因此，急需寻找一种新方法使高聚物与植物木质纤维相互作用发挥各自组分的优点，取长补短使制得的塑料具有良好的自然降解、抗变形、防水效果的同时拉伸强度和断裂伸长率高的可降解塑料。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的是提供一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料及其制备方法，以解决用植物木质纤维拉伸强度和断裂伸长率低，与高分子共混后制备的可降解塑料防水效果差以及自然降解时间长的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：
[0007]一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料，所述可降解塑料的制备原料包括：植物木质纤维溶液、4000
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6000Da的聚乙二醇、30000
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50000Da的聚乙烯亚胺。
[0008]进一步，所述可降解塑料的原料比例为：植物木质纤维溶、4000
‑
6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺的体积质量比为(0.8
‑
1.2)L：(1
‑
2)g：(1
‑
3)g。
[0009]进一步，所述植物木质纤维溶液的包括以下原料：植物木质纤维粉末、甲基三乙基氢氧化铵、500
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1500Da的聚乙二醇和1mol/L的氢氧化钠溶液。
[0010]再进一步，所述植物木质纤维溶液的原料比例为：甲基三乙基氢氧化铵、500
‑
1500Da的聚乙二醇和1mol/L的氢氧化钠溶液的质量体积比为(3
‑
5)：(1
‑
2)：(0.05
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0.15)。
[0011]本专利技术还提供了可降解塑料的制备方法具体步骤如下：
[0012]S1.可降解塑料原液制备：向植物木质纤维溶液中加入4000
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6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺，边搅拌边加热后，恒温搅拌得到可降解塑料原液；
[0013]S2.可降解塑料制备：可降解塑料原液冷却至室温，加水有胶状物析出，待胶状物不再析出后，抽滤分离取固体，将固体于50
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60℃下烘干后，送入双螺杆挤出机中于温度180℃
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220℃，螺杆转速40
‑
60r/min的条件下熔融共混挤出造粒，得到可降解塑料。
[0014]进一步，所述步骤S1中：恒温搅拌的温度为60
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80℃，时间为1
‑
2h。
[0015]进一步，所述植物木质纤维溶液的制备方法：
[0016]A.植物木质纤维溶解剂的制备：将500
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1500Da的聚乙二醇和甲基三乙基氢氧化铵混合搅拌均匀，加入1mol/L的氢氧化钠溶液继续搅拌5
‑
15min后，在40
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50℃条件下恒温搅拌20
‑
30min，倒入反应器中，加热回流搅拌，得到植物木质纤维溶解剂；
[0017]B.植物木质纤维溶液的制备：将植物木质纤维粉末加入植物木质纤维溶解剂中，边搅拌边升温至50
‑
60℃后，继续搅拌20
‑
30min，随后抽滤分离得到植物木质纤维溶液。
[0018]再进一步，所述步骤A中加热回流搅拌的时间为1
‑
2h，温度为85
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95℃。
[0019]再进一步，所述步骤B中植物木质纤维粉末和植物木质纤维溶解剂的质量体积比为(1
‑
2)kg：(3
‑
5)L。
[0020]植物木质纤维可制成木质纤维素生物质塑料，但其具有拉伸强度、断裂伸长率低、耐热防水性能差的缺点。为提高木质纤维素生物质塑料的拉伸强度、断裂伸长率和防水耐水性，植物木质纤维可用聚乙二醇和聚乙烯亚胺共混后制得改性后的木质纤维素生物质塑料。但是高分子量聚乙二醇和聚乙烯亚胺常温下难以溶解，不能与木质纤维素很好的进行共混，高温熔融后聚乙二醇和聚乙烯亚胺容易分布不均匀，导致形成的木质纤维素生物质塑料的拉伸强度、断裂伸长率和防水性不能得到很好的提升。
[0021]本专利技术以植物木质纤维、4000
‑
6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺为原料，用甲基三乙基氢氧化铵、500
‑
1500Da的聚乙二醇和1mol/L的氢氧化钠溶液混合后溶解植物木质纤维粉末制备得到的植物木质纤维溶液。随后加入4000
‑
6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺待溶解后，加水将木质素从植物木质纤维溶液中快速再生出来，再生出来的木质素与4000
‑
6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺相互缠绕交联，并且填充在纤维素纳米网络结构中，可得到大量的稳定的含有纤维素木质素高韧性的固体塑料颗粒。再生出来的固体塑料颗粒经挤出造粒后制得的可降解塑料，具有的良好的拉伸强度、断裂伸长率和防水能力的同时自然可降解时间短，可用于制备一次性塑料袋和打包盒等。
[0022]有益效果：
[0023]1、本专利技术将植物木质纤维溶液、4000
‑
6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺共溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料，其特征在于，所述可降解塑料的原料包括：植物木质纤维溶液、4000
‑
6000Da的聚乙二醇、30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺。2.根据权利要求1所述的一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料，其特征在于，所述可降解塑料的原料比例为：植物木质纤维溶、4000
‑
6000Da的聚乙二醇和30000
‑
50000Da的聚乙烯亚胺的体积质量比为(0.8
‑
1.2)L：(1
‑
2)g：(1
‑
3)g。3.根据权利要求2所述的一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料，其特征在于，所述植物木质纤维溶液的包括以下原料：植物木质纤维粉末、甲基三乙基氢氧化铵、500
‑
1500Da的聚乙二醇和1mol/L的氢氧化钠溶液。4.根据权利要求3所述的一种利用植物木质纤维制备的可降解塑料，其特征在于，所述植物木质纤维溶液的原料比例为：甲基三乙基氢氧化铵、500
‑
1500Da的聚乙二醇和1mol/L的氢氧化钠溶液的质量体积比为(3
‑
5)：(1
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2)：(0.05
‑
0.15)。5.一种利用植物木质纤维制备可降解塑料的制备方法，其特征在于，所述可降解塑料的制备方法如下：S1.可降解塑料原液制备：向植物木质纤维溶液中加入4000
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6000Da的聚乙二醇和30000
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50000Da的聚乙烯亚胺，边搅拌边加热后，恒温搅拌得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：章梦圆，张颖，张阳，王波，明瑞梁，
申请(专利权)人：中科检测技术服务重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：