[发明专利]一种GT增塑木质纤维类注塑级生物基塑料的制备方法

说明书

本发明公开了一种GT增塑木质纤维类注塑级生物基塑料的制备方法，包括：1)取木质纤维原料，干燥，粉碎，得粗料备用；2)采用行星球磨机对原料进行球磨处理，得到的球磨木粉置于干燥器中备用；3)配制氢氧化钠/尿素溶液，与球磨木粉快速混合搅拌，并于低温下部分溶解，然后混合物移入捏合机中常温捏合，捏合样取出，冷冻干燥，获得捏合改性产物；4)将捏合改性产物和GT于双螺杆挤出机中共混循环后挤出，造粒即得最终产物可注塑的木质纤维生物基塑料粒子。本发明工艺简单，原料来源广泛、成本低廉，绿色环保，得到的注塑级生物基塑料具有可生物降解等优点。

技术领域

本发明属于木质纤维类生物质资源利用领域，具体涉及一种三醋酸甘油酯(GT)增塑木质纤维类注塑级生物基塑料的制备方法。

背景技术

近几年来，随着石油资源的短缺和环境的恶化，环境友好的生物基材料逐渐替代石油基塑料。木质纤维生物质由于其生物降解性，生物兼容性，可再生性和在自然界大量存在等优点而作为制备材料的替代物引起越来越多的关注。然而，木质纤维主要由纤维素，半纤维素和木质素组成，由于纤维素结晶区分子内和分子间链间氢键作用使得他们不能直接溶解和熔融。迄今为止，木质纤维在材料工业方面的应用以他们的纤维或粒子作为聚合物材料的增强材料为主。

木质纤维制备热塑性的生物基塑料的研究在过去的十年中，主要通过酯化和醚化反应来获得热塑性。余权英等研究了木材的乙酰化及其热塑性。发现用常规乙酰化方法获得的乙酰化木材不显示熔融行为，而用三氟乙酸预处理后在相同条件下制得的乙酰化木材可在210℃附近软化，在290-300℃出现熔融，并可在110-130℃热压成半透明的薄片。但改性反应过程复杂，成本较大。Hassan等进行了甘蔗渣的塑化改性研究，采用丁二酸酐为酯化试剂，酯化过程中无溶剂，酯化产物增重率最高达约48％，能够在室温条件下被压成薄片。但是化学改性会受复杂反应条件限制，而且有毒化学试剂可能会对环境造成污染。

为了克服上述缺点，尝试非化学反应方法制备生物基塑料。洪建国课题组通过在离子液体中捏合打破纤维素中的氢键成功可制备注塑成型的全木塑料。然而意识到离子液体的局限性：如咪唑类和吡啶类离子液体价格昂贵，有毒，普遍生物相容性差，显然还不能满足使用需求。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种GT增塑木质纤维类注塑级生物基塑料的制备方法，具有方法简单、成本低、符合绿色化学理念、产品性能优异等特点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种GT增塑木质纤维类注塑级生物基塑料的制备方法，包括以下步骤：

1)取木质纤维原料，干燥，粉碎，得粗料备用；

2)采用行星球磨机对原料进行球磨处理，得到的球磨木粉置于干燥器中备用；

3)配制氢氧化钠/尿素溶液，与球磨木粉快速混合搅拌，并于低温下溶解，然后混合物移入捏合机中常温捏合，捏合样取出，冷冻干燥，获得捏合改性产物；

4)将捏合改性产物和GT于双螺杆挤出机中共混循环后挤出，造粒即得产物木质纤维生物基塑料粒子。

步骤1)中，所述的木质纤维原料包含有各种木材，木屑，树木枝条，秸秆，芦苇，稻壳，玉米芯，花生壳和甘蔗渣等一切木质纤维类生物质原料。

步骤2)中，磨球材质为氧化锆，大中小磨球数量分别为20、50、150个，直径分别为Φ10mm、Φ8mm、Φ5mm。

步骤2)中，所述球磨处理时间为4h，每30min正反交替一次，转速为516r/min，频率为40Hz。

步骤3)中，所述氢氧化钠/尿素溶液中，NaOH质量百分浓度为3-8％，尿素质量百分浓度为5-12％，溶液中尿素的浓度高于NaOH浓度。