【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚乳酸可降解复合材料，具体涉及一种基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、我国是农业大国，每年可生产生物质秸秆10亿吨以上，产量大但利用率低，且大部分生物质秸秆未得到良好的处理。生物质秸秆材料来源广，资源丰富，被认为是目前最具备发展前景的生物质能源之一。乳酸是可降解聚乳酸的合成原料，将生物质秸秆通过微生物发酵生产乳酸是实现生物质秸秆资源高效利用、节能减排、提升资源经济价值、消除“白色污染”的重要途径：如专利cn101736042b公开的一种生产l-乳酸的方法，具体操作步骤包括：a制备秸秆糖化液，b加入辅料接种米根霉发酵，c重复发酵25批次，d发酵清液酸化，e超滤，f纳滤，g反渗透，h离子交换，i真空浓缩得到质量百分浓度85％的l-乳酸产品。专利cn113480427b公开的一种综合利用秸秆生产低色度高浓度乳酸的方法，包括以下步骤：(s1)秸秆发酵制备乳酸料液；(s2)混合秸秆活性炭的制备；(s3)秸秆纤维素的改性；(s4)将步骤(s2)的活性炭和步骤(s3)的改性秸秆纤维素按照质量比1:1-2复配为混合吸附剂，填充在柱子中，将步骤(s1)得到的待脱色乳酸料液粗品经过填充有混合吸附剂的柱子进行吸附脱色，脱色后的乳酸料液经过分子蒸馏提纯得到高浓度低色度l-乳酸。专利cn102134581b公开的一种乳酸菌发酵方法，本专利技术利用植物秸秆纤维素部分酶解后作为乳酸菌发酵用碳源发酵生产乳酸，其中，所述的植物秸秆纤维素部分酶解后的糖浓度为1wt％～10wt％，所述的部分酶解是将植物秸秆纤维素在45～55
2、聚乳酸是目前制备埋地花盆、礼品包装盒、一次性饭盒等一次性制品的最常用材料之一，是具有良好的力学性能、加工制造性能的热塑性可降解材料。然而由于生物质秸秆发酵合成的乳酸中存在杂质，杂质会干扰聚乳酸分子链的排列和堆积，降低聚乳酸的结晶度，导致聚乳酸熔点和玻璃化转变温度降低，影响其热性能，不适用于制备一次性餐盒等对耐热性要求较高的产品。因此，有必要开发一种以生物质秸秆发酵合成的乳酸为原料合成的聚乳酸复合材料，以适用于制备一次性餐盒等对耐热性要求高的产品。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料及其制备方法，本专利技术以碳酸盐作为包埋剂，以碱木质素、脂肪族二元醇的复配物作为包覆剂，多元酯基化合物作为交联剂，通过包埋和交联固化的反相悬浮聚合技术以及酸化制孔技术制备出一种多孔木质素基交联剂，控制多元酯基化合物的相对用量，使其表面含有可与聚乳酸发生酯交换反应的酯基，在加工过程中热和剪切的作用下，木质素基交联剂上的酯基可与聚乳酸发生酯交换反应，改善以聚乳酸为基材的复合材料的耐热性能。此外，多孔结构的木质素基交联剂还可使复合材料不使用除味剂的作用。
2、为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
3、一种基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，包括如下质量份的原料：80份聚乳酸、5-8份木质素基交联剂、5-10份聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)、13-15份无机填料、1-2份润滑剂、0.5-2份增塑剂，并且原料中不包括除味剂；所述木质素基交联剂以碳酸盐作为包埋剂，以碱木质素、脂肪族二元醇的复配物作为包覆剂，多元酯基化合物作为交联剂，通过包埋和交联固化的反相悬浮聚合技术以及酸化制孔工艺制备而得；所述聚乳酸通过乳酸直接缩聚法制得，所述乳酸用微生物对生物质秸秆发酵制得。
4、所述木质素基交联剂是一种表面有酯基的多孔结构物质，具有较好的气味吸附性能，因此本专利技术耐热复合材料的原料中可以不加入除味剂。
5、所述多元酯基化合物含有3个以上酯基团，具体选自乙二胺-n,n,n',n'-四乙酸四乙酯、2,2',2”-氨基三乙酸三乙酯、甲烷三羧酸三乙酯、1,1,2-乙烷三羧酸三乙酯、2,2,4-戊烷三羧酸三乙酯、1,2,3-丙烷三羧酸三甲酯、1,3,5-戊烷三羧酸三甲酯、丙烷-1,1,2,3-四羧酸四乙酯中的一种或两种及以上的组合。
6、进一步地，所述多元酯基化合物选自乙二胺-n,n,n',n'-四乙酸四乙酯、2,2',2”-氨基三乙酸三乙酯中的一种或两种的组合。
7、所述包覆剂由碱木质素、脂肪族二元醇按质量比为5-7:1复配而成；所述脂肪族二元醇所述脂肪族二元醇为c6-c9的脂肪族二元醇，具体选自己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇中的至少一种；所述包埋剂为碳酸盐，具体选自碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种的组合，碳酸盐平均粒径为50-100nm。所述碱木质素是用碱从植物组织中抽提出来的木质素，受碱的作用，发生一定的碱性水解，分子量较木质素分子小，在1000-2000之间。
8、所述包覆剂、包埋剂、交联剂的质量比为2-3:1:2-3。
9、所述木质素基交联剂通过包括如下步骤的方法制得：
10、1)将包埋剂、表面活性剂加至水中超声分散至均匀，得悬浮液，备用；
11、2)将包覆剂溶于碱性溶液，得混合溶液，调节ph为9-11，得混合物，备用；
12、3)将步骤2)混合物与步骤1)所得悬浮液共混，第一次升温搅拌，然后加入分散剂、分散相、催化剂、多元酯基化合物，第二次升温搅拌条件下进行反应，反应结束后自然冷却至室温，离心、洗涤、真空干燥，得含包埋剂的碱木质素树脂；
13、4)将步骤3)所述含包埋剂的碱木质素树脂浸泡在去除剂中，超声条件下进行反应，反应结束后，过滤，超声洗涤、过滤、水洗、干燥，得木质素基交联剂。
14、步骤1)中，所述包埋剂、表面活性剂、水的质量比为0.3-0.5:0.15-0.3:100，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、油酸钾中的一种或两种及以上的组合。所述超声分散条件为300-500w、频率25-60khz、时间10-30min。
15、步骤2)中，所述包覆剂由碱木质素、脂肪族二元醇按质量比为5-7:1复配而成。所述包覆剂在混合溶液中的浓度为25-35wt％。所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种及以上的组合，所属碱性溶液浓度为8-10wt％。所述调节ph的试剂为4-5mol/l的氢氧化钠溶液，所述调节ph为调至9-11。
16、步骤3)中，所述步骤2)混合物中的包覆剂、步骤1)悬浮液中的包埋剂、分散剂、分散相、催化剂、多元酯基化合物的质量比为2-3:1:0.3-0.4:30-35:0.7-0.9:2-3。所述分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、油酸钠、油酸钾中的一种或两种及以上的组合；所述分散相选自煤油、氯苯中的一种或两种的组合；所述催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合。所述第一次升温搅拌为升温至80-90℃，以转速100-300r/min搅拌20-60min，所述第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，包括如下质量份的原料：80份聚乳酸、5-8份木质素基交联剂、5-10份聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)、13-15份无机填料、1-2份润滑剂、0.5-2份增塑剂，并且原料中不包括除味剂；所述木质素基交联剂以碳酸盐作为包埋剂，以碱木质素、脂肪族二元醇的复配物作为包覆剂，多元酯基化合物作为交联剂，通过包埋和交联固化的反相悬浮聚合技术以及酸化制孔工艺制备而得。
2.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述多元酯基化合物含有3个以上酯基团，具体选自乙二胺-N,N,N',N'-四乙酸四乙酯、2,2',2”-氨基三乙酸三乙酯、甲烷三羧酸三乙酯、1,1,2-乙烷三羧酸三乙酯、2,2,4-戊烷三羧酸三乙酯、1,2,3-丙烷三羧酸三甲酯、1,3,5-戊烷三羧酸三甲酯、丙烷-1,1,2,3-四羧酸四乙酯中的一种或两种及以上的组合。
3.根据权利要求2所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述多元酯基化合物选自乙二胺-N,N,N',N'-四乙酸四乙酯、2,2',2”-氨基三乙
4.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述包覆剂由碱木质素、脂肪族二元醇按质量比为5-7:1复配而成；所述包覆剂、包埋剂、交联剂的质量比为2-3:1:2-3。
5.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述脂肪族二元醇所述脂肪族二元醇为C6-C9的脂肪族二元醇，具体选自己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇中的至少一种；所述包埋剂为碳酸盐，具体选自碳酸钙、碳酸镁中的一种或两种的组合，碳酸盐平均粒径为50-100nm。
6.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述木质素基交联剂通过包括如下步骤的方法制得：
7.根据权利要求6所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，步骤1)中，所述包埋剂、表面活性剂、水的质量比为0.3-0.5:0.15-0.3:100；步骤2)中，所述包覆剂在混合溶液中的浓度为25-35wt％。所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种及以上的组合，所属碱性溶液浓度为8-10wt％。
8.根据权利要求6所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，步骤3)中，所述步骤2)混合物中的包覆剂、步骤1)悬浮液中的包埋剂、分散剂、分散相、催化剂、多元酯基化合物的质量比为2-3:1:0.3-0.4:30-35:0.7-0.9:2-3；所述催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的组合，所述第一次升温搅拌为升温至80-90℃，以转速100-300r/min搅拌20-60min，所述第二次升温为升至100-120℃，以转速100-300r/min搅拌反应3-5h。
9.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量为6万-10万，分子量分布为1-2；所述聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)重均分子量为1-5万，分子量分布指数1-1.3；所述无机填料的平均粒径为5-10μm，选自滑石粉、二氧化硅、硅藻土中的一种或两种及以上的组合。
10.权利要求1-9任一项所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，包括如下质量份的原料：80份聚乳酸、5-8份木质素基交联剂、5-10份聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)、13-15份无机填料、1-2份润滑剂、0.5-2份增塑剂，并且原料中不包括除味剂；所述木质素基交联剂以碳酸盐作为包埋剂，以碱木质素、脂肪族二元醇的复配物作为包覆剂，多元酯基化合物作为交联剂，通过包埋和交联固化的反相悬浮聚合技术以及酸化制孔工艺制备而得。
2.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述多元酯基化合物含有3个以上酯基团，具体选自乙二胺-n,n,n',n'-四乙酸四乙酯、2,2',2”-氨基三乙酸三乙酯、甲烷三羧酸三乙酯、1,1,2-乙烷三羧酸三乙酯、2,2,4-戊烷三羧酸三乙酯、1,2,3-丙烷三羧酸三甲酯、1,3,5-戊烷三羧酸三甲酯、丙烷-1,1,2,3-四羧酸四乙酯中的一种或两种及以上的组合。
3.根据权利要求2所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述多元酯基化合物选自乙二胺-n,n,n',n'-四乙酸四乙酯、2,2',2”-氨基三乙酸三乙酯中的一种或两种的组合。
4.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述包覆剂由碱木质素、脂肪族二元醇按质量比为5-7:1复配而成；所述包覆剂、包埋剂、交联剂的质量比为2-3:1:2-3。
5.根据权利要求1所述基于纤维素聚乳酸可降解耐热复合材料，其特征在于，所述脂肪族二元醇所述脂肪族二元醇为c6-c9的脂肪族二元醇，具体选自己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇中的至少一种；所述包埋剂为碳酸盐，具体选自...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，郝宏斌，刘思啸，王卓宇，
申请(专利权)人：上海汉禾生物新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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