[发明专利]一种酒石酸铁钠和甘油屏蔽木粉羟基制备注塑级生物基塑料的方法

说明书

本发明涉及一种酒石酸铁钠和甘油屏蔽木粉羟基制备注塑级生物基塑料的方法，属于生物基塑料开发领域。目的是为了提供一种工艺简单、生产成本低、易实现产业化的生物质塑料的制备方法。取木质纤维原料粉碎，然后用球磨机对原料进行球磨得粉料，球磨时间为4‑15h。在配制有酒石酸铁钠溶液的容器中加入经球磨预处理的木质纤维粉料，经冰箱1‑5℃低温润胀后放入内腔温度为30‑80℃的捏合机中捏合3‑6h，烘干制得具有一定热塑性的初始样品，在初始样品中加入质量分数为5‑40％的甘油，在温度为50‑140℃，转速为30‑110r/min的条件下在双螺旋挤出机中循环5‑60min，然后挤出得到注塑级的生物基塑料。本发明工艺简单，资源利用率高，得到的产品具有力学性能佳，绿色环保，可生物降解等优点。

技术领域

本发明技术属于生物基塑料开发领域，主要涉及一种酒石酸铁钠和甘油屏蔽木粉羟基制备注塑级生物基塑料的方法。

背景技术

塑料是现代生活中必不可少的，现有的塑料基本是石油基塑料，虽然给生活中带来了便利，但是在生产过程中会造成污染。资料显示生产1t塑料需要消耗3t以上的石油，由此可见生产塑料将消耗大量的石油资源。石油作为不可再生资源日益枯竭。因此本着可持续发展的原则，以可再生的生物质原料替代石化原料合成生物基塑料越来越受到关注。

我国是一个农业大国，每年产生的农林废弃物如秸秆、木材边角料等木质纤维约有9亿t。而且这些木质纤维类生物质可以不断再生，这是21世纪可被人类利用的最丰富的可再生绿色资源。因此，将秸秆、林木等木质纤维类生物质制成生物基塑料具有良好的前景。

目前，对生物质原料的利用基本集中在复合材料领域，许多学者研究木质纤维原料与高分子复合新材料及界面改性等。专利103773052A公布一种木塑材料的制备工艺，该专利材料用聚丙烯回收再生料，聚乙烯回收再生料，木粉，润滑剂等按比例配置得到，在该专利中生物质木粉加入最大含量不超过70％。专利101747652A公布了一种木塑材料的制备方法，改材料采用乙烯-醋酸乙烯酯，石蜡、木粉、偶联剂等组成具备热塑性的特征，然后由于热塑性材料作为胶黏剂并不能使得高比例的木粉胶黏，该专利生物质木粉的含量仅有50％。上述这些产品是生物质与高分子复合的产品，生物质含量不高。

目前国内外对木质纤维进行改性主要通过酯化、醚化等化学反应的手段实现。松田明等发现在二甲基酰胺、二甲基亚砜等溶剂中，以二甲基苯甲胺为催化剂，木材能够与顺丁烯二酸酐(MA)、邻苯二甲酸酐(PA)在室温条件发生酯化反应获得含悬挂羧基的酯化木材。在160℃、115Mpa下具有显著的流动性，可热压成塑料薄片。张彰等对杨木粉进行改性，研究发现，木材经过苄基化改性后，玻璃化转变温度降为100℃左右，具有较好的热塑性。苏萌以N-甲基咪唑溶解邻苯二甲酸酐，加入粉料反应，并用丙酮洗涤制得注塑级的生物基塑料。但这些研究存在改性过程复杂，成本较高，溶剂回收困难等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明专利以酒石酸铁钠络合溶液和甘油屏蔽木质纤维大分子间的羟基，通过冰箱低温润胀、捏合机中捏合后烘干样加入甘油在双螺杆挤出机中挤出，制得了注塑级的生物基塑料。

本发明所采用的技术方案是：一种酒石酸铁钠和甘油屏蔽木粉羟基制备注塑级生物基塑料的方法，包括以下步骤：

(1)用木质纤维原料，进行剥皮，晾干，机械粉碎，干燥；

(2)采用行星球磨机对原料进行球磨处理，每30min正反向交替运行；

(3)将一定量的蒸馏水加入盛有FeCl₃·6H₂O、酒石酸钠、NaOH的烧杯中，配制酒石酸铁钠溶液，并在该配制的酒石酸铁钠溶液中加入一定量的经球磨预处理的木质纤维粉料，搅拌混合；

(4)将混合物放入冰箱内润胀；

(5)将润胀后的混合物放入捏合机内腔中捏合，并将捏合后的混合物取出后烘干；