[发明专利]一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法。本发明将废弃木质生物质洗净干燥粉碎成末，以无水乙醇抽提脱蜡，干燥后与甲基磺酸水溶液混合进行预水解，过滤洗涤干燥后与碱性Na₂SO₃混合反应，过滤洗涤干燥得到纤维素；再向其加入乙酸和乙酸酐混合物，以硫酸作为催化剂进行油浴加热反应然后离心，上清液加水析出沉淀，过滤洗涤干燥，部分水解后得到醋酸纤维素；与增塑剂、增透剂和溶剂混合后，搅拌并静置去泡，得到醋酸纤维素透明溶液；模板涂布后通过干法转相技术成膜；将膜与模板剥离，即得醋酸纤维素透明薄膜产品。本发明推进了生物质资源高值化利用的研究进程，同时为解决“白色污染”等问题开辟了新途径。

技术领域

本发明涉及薄膜的制备，特别涉及一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法。

背景技术

以化石资源(煤，石油，天然气)为原料合成的高分子功能材料一般都难以降解，其被废弃后将成为“白色污染”，给环境带来了极大的危害。随着环保技术的发展和社会提倡绿色环保，白色污染问题已经越来越受到人们的重视。为了更好地解决资源短缺和环境污染等一系列问题，人们开始寻求化石资源的替代品。生物质材料具有资源丰富、来源广泛、可再生以及生物降解等特点，被认为是一种潜在的化石替代资源。醋酸纤维素是由来源于木质生物质的纤维素原料经酸酐酯化而得到的一种热塑性树脂，是目前使用最广泛的一种制膜原料，具有成本低、性质稳定、强度优良、耐热性好、制备流程简单、原料来源广泛以及可生物降解等特点，因此被广泛应用于塑料、纺织、胶片、香烟滤嘴、包装和反渗透膜等材料研究领域。然而目前对于直接利用废弃木质生物质制备醋酸纤维素可生物降解透明薄膜的发明技术报道较少。因此，针对石油基高分子材料难以降解的缺点，本发明以木质生物质为原料，制备出一种环境友好、性能优异、强度优良的可生物降解透明薄膜。

发明内容

为了克服现有石油基高分子材料难以降解的缺点，更好地解决能源短缺和环境污染等一系列问题，本发明公开了一种工艺简约、环境友好、性能优异的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法。

本发明的目的在于提供一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法，包括如下步骤：

(1)将废木质生物质粉末加入反应容器中，与甲基磺酸水溶液混合在80-120℃下预水解2-4小时，过滤，洗涤，干燥，所述的甲基磺酸水溶液的质量分数为4-10％，废木质生物质粉末、甲基磺酸水溶液的质量体积比为1:15-30g/mL；

(2)将步骤(1)所得干燥后粉末加入到另一个反应容器中，加入Na₂SO₃和水混合液，所述混合液中，Na₂SO₃和水的质量体积比为1:50-100g/mL，干燥后粉末、Na₂SO₃和水混合液的质量体积比为1:10-20g/mL，混合均匀，再加入NaOH溶液，所述NaOH溶液的质量分数为20％-40％，所述NaOH溶液的质量为溶剂体系质量的0.4％-0.8％；

(3)将步骤(2)所得反应物质在搅拌和80-120℃的条件下油浴加热反应1-3小时，反应后将混合物过滤，将滤渣水洗至中性后烘干得到纤维素；

(4)将步骤(3)所得纤维素磨成粉末倒入另一个反应器中，加入冰醋酸，粉末、冰醋酸的质量体积比为1:7-15g/mL，50～80℃油浴1～3小时，再加入乙酸酐和硫酸催化剂，乙酸酐与冰醋酸质量比为1:1-5，所述的硫酸催化剂为质量分数不低于98％的硫酸溶液，催化剂的质量为纤维素粉末原料质量的0.5-2.5％；

(5)将步骤(4)所得反应物质在搅拌和60-100℃的条件下油浴加热1-3小时；

(6)将步骤(5)所得反应混合物离心，将上清液加入蒸馏水析出白色絮状沉淀，将固液混合物进行过滤，洗涤滤渣至中性，将固体滤渣进行冷冻干燥，即得到醋酸纤维素I；