[发明专利]一种利用Pickering乳液制备木质素/聚乳酸复合薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种利用Pickering乳液制备木质素/聚乳酸复合薄膜的方法，包括：(1)将木质素悬浮液作为水相，溶于有机溶剂的聚乳酸作为油相，均质，制备得到Pickering乳液；(2)将Pickering乳液静置，溶剂挥发后加水，过滤，烘干，得到木质素/聚乳酸复合材料；最后经过热压，得到木质素/聚乳酸复合薄膜。本发明利用Pickering乳液法将木质素均匀的分散到了聚乳酸基质中，提高了木质素的利用率，降低了复合材料的成本，制备了具有紫外防护性能的复合薄膜；制备的薄膜与熔融共混法和溶剂挥发法制备的薄膜相比，具有更高的拉伸强度和弹性模量。

技术领域

本发明属于聚乳酸纳米复合材料领域，特别涉及一种利用Pickering乳液制备木质素/聚乳酸复合薄膜的方法。

背景技术

聚乳酸(polylactic acid，PLA)是以可再生植物资源为原料制备的环境友好型热塑性高分子材料，具有优良的可加工性、生物可降解性和生物相容性，可以应用于食品包装、工程塑料、生物医药等诸多领域。然而，聚乳酸却有结晶速率慢和性能单一等缺点，往往不能满足很多应用场合的需要。通过化学或物理的方法对聚乳酸进行处理，可以克服聚乳酸的缺点。目前，为改善聚乳酸的性能和增加聚乳酸附加值的主要方法是将天然高分子材料作为“绿色”填料，与聚乳酸进行简单的物理掺杂制备聚乳酸复合材料。

木质素(lignin)是植物界中含量仅次于纤维素的天然生物质高分子，是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类聚合物，具有抗菌、抗氧化和抗紫外等功能。但木质素受制于其来源的多样性，结构的复杂性，仅有大约5％利用率。至今为止，工业木质素主要作为廉价燃料烧掉或任意排放，不仅造成了资源浪费，还带来严重的环境污染。对木质素进行深加工高效应用，对环境和经济都有着积极的意义。

现今通过物理掺杂制备木质素/聚乳酸复合材料的方法主要有两种：第一种方法是熔融共混法(Gordobil O,Delucis R,Egüés I,et al.Industrial Crops andProducts,2015,72,46-53)，将木质素与聚乳酸通过机械搅拌熔融共混制备复合材料，但使用的木质素粒子尺寸不一，难以实现均匀分散，导致整体性能的下降；或者将木质素进行化学改性，然后与聚乳酸进行熔融共混，制备复合材料。专利CN106928670A将木质素进行氧化改性，然后与聚乳酸进行熔融复合制备复合材料，再热压成型。第二种方法是溶剂挥发法(Gordobil,O.,Egüés,I.,Labidi,J.Reactive and Functional Polymers 2016,104,45-52.)，将化学改性的木质素和聚乳酸同时分散到有机溶剂中，然后将溶剂挥发制备复合材料，其缺点是由于木质素本身的不明确的化学结构，使得化学改性调控更加困难，增加实验的操作难度和经济成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用Pickering乳液制备木质素/聚乳酸复合薄膜的方法，该方法通过Pickering乳液法，将木质素均匀的分散到了聚乳酸基质中，克服了木质素化学改性难以调控的问题。

本发明提供了一种利用Pickering乳液制备木质素/聚乳酸复合薄膜的方法，包括：

(1)将木质素悬浮液作为水相，溶于有机溶剂的聚乳酸作为油相，均质，制备得到Pickering乳液；其中，木质素占聚乳酸的质量分数为1.5-20％；

(2)将步骤(1)的Pickering乳液静置，溶剂挥发后加水，过滤，烘干，得到木质素/聚乳酸复合材料；最后经过热压，得到木质素/聚乳酸复合薄膜。

所述步骤(1)中的木质素为碱木质素、硫酸盐木质素或酶木质素等不溶于水的木质素；木质素悬浮液中木质素的质量分数为0.4-1.5％。

所述步骤(1)中的木质素悬浮液为使用乙二醇、1,3-丁二醇或1,4-丁二醇制备的木质素悬浮液或使用含水丙酮、含水乙醇制备的木质素悬浮液或使用氢氧化钠溶液制备的木质素悬浮液。