一种木质素基静电混纺材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素基静电混纺材料的制备方法，从木质原料中提取木质素；或者将木质素进行乙酰化或酸化的改性处理；将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1～2混合，溶解在有机溶剂中配制成溶质含量为0.1～0.4g/mL的静电纺丝液；采用静电纺丝工艺制备木质素基静电混纺材料。本发明专利技术方法的提取或者化学改性后的木质素，在有机溶剂中具有较好溶解性的木质素，与性能优异的高分子材料混合，溶解于有机溶剂中，制成纺丝液，进行静电纺丝，制备出安全无毒、绿色环保可降解的复合纤维膜材料，解决目前的资源紧缺与环境危机。另外，本发明专利技术原料供应充足，设备要求低，制备工艺简单，易于实现工业生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，从木质原料中提取木质素；或者将木质素进行乙酰化或酸化的改性处理；将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1～2混合，溶解在有机溶剂中配制成溶质含量为0.1～0.4g/mL的静电纺丝液；采用静电纺丝工艺制备木质素基静电混纺材料。本专利技术方法的提取或者化学改性后的木质素，在有机溶剂中具有较好溶解性的木质素，与性能优异的高分子材料混合，溶解于有机溶剂中，制成纺丝液，进行静电纺丝，制备出安全无毒、绿色环保可降解的复合纤维膜材料，解决目前的资源紧缺与环境危机。另外，本专利技术原料供应充足，设备要求低，制备工艺简单，易于实现工业生产。【专利说明】
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及。
技术介绍
木质素是一种绿色环保可再生、来源丰富价格低廉的天然高分子，储量仅次于纤 维素，是天然存在的第二大类有机物，全球陆生植物每年可合成约600亿吨木质素。纸浆工 业每年约可产生5000万吨工业木质素，然其中大部分木质素被以低值燃料回收利用，造成 资源的浪费。提高木质素的综合利用，成为解决目前资源紧缺与环境问题的一个重要途径。 据不完全统计，全球范围内每年约有1.4亿吨石油产品被用于合成高分子的制 备，同时每年都有数量庞大的工程塑料废弃物被排入环境系统中，造成环境污染。木质素基 高分子材料是解决能源与环境危机的一个非常可取的手段，木质素的生物可降解与来源丰 富可再生性等优势，使其被广泛的用于聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇等共混材料的制备及性能 研究中。 专利（CN 101696261 A)公布了一种木质素聚氨酯的方法，该方法中运用氢氧化钠 提取出有机木质素，然后进行环氧化处理，将环氧化木质素溶解于多元醇，然后与异氰酸酯 原料复配制备木质素聚氨酯，降低了聚氨酯产品的生产成本。专利（CN 102093681 A)公 布了一种木质素增韧聚乳酸复合材料的制备方法，该方法运用双螺杆机熔融挤出造粒制得 了木质素聚乳酸符合材料，在一定程度上提高了聚乳酸材料的柔性。专利（CN 103467759 A)公布了一种木质素聚乙烯醇复合薄膜的制备方法，该方法运用甲醛、戊二醛、硼酸及马来 酸干等交联剂使木质素与聚乙烯醇很好的混溶，提高了聚乙烯醇薄膜的防紫外性与机械性 能。然而，通过传统涂膜法或者熔融挤压法制备的木质素基高分子材料在高木质素添加量 时普遍存相分离现象，严重影响材料的性能。 静电纺丝技术是一种新型纤维制造技术，利用静电雾化作用将高分子流体分裂为 微小射流，经过适当的运行距离，最终固化为纤维。静电纺丝技术可以制备出直径为1? 100nm的纤维，如此小的直径范围可以提高木质素与其它高分子材料的相容性，可以解决目 前木质素共混材料性能的不足。 专利（CN 101768799 A)公开了一种木质素纳米碳纤维的制备方法，该方法对木质 素进行预处理后用超滤膜截留出适合纺丝的分子量范围，然后用溶剂除杂的方法除去有机 溶剂不溶物，最后进行纺丝。该制备工艺中运用了大量的有机溶剂，同时工艺繁琐，不适用 于工业化生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，该方 法将来源丰富、价格低廉、生物可降解的木质素通过静电混纺技术添加到高分子材料中，制 备出安全无毒、绿色环保可降解的复合纤维膜材料，解决目前的资源紧缺与环境危机。该方 法原料供应充足，设备要求低，制备工艺简单，易于实现工业生产，制备出的共混纺丝材料 成本较低，性能优良，可以满足市场需求。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下： -种木质素基静电混纺材料的制备方法，该方法包括如下步骤： (1)从木质原料中提取木质素； (2)将木质素进行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交联化的改性处理； (3)将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1?2混合，溶解在有机溶剂中配制 成溶质含量为〇. 1?〇. 4g/mL的静电纺丝液； (4)采用静电纺丝工艺制备木质素基静电混纺材料。 步骤（1)中，所述的木质原料为甘蔗渣、松木木屑和小麦秸杆中的任意一种或几 种的混合物。 步骤（1)中，所述的从木质原料中提取木质素的方法采用有机溶剂提取法、美国 国标法或烧碱蒸煮法。这些方法都是本领域技术人员公知的技术。 优选采用有机溶剂提取法或烧碱蒸煮法。 所述的有机溶剂提取法为甲醇提取法、乙醇提取法或者乙二醇提取法，这也是本 领域技术人员公知的技术。例如： 甲醇提取法：取10g松木木屑（或其他木质原料），投入到100ml的高压反应釜， 加入60ml甲醇，190°C高温反应2h。降至室温后用稀盐酸水溶液（pH = 2)沉淀木质素，离 心回收后真空干燥，得甲醇有机型松木木质素。 乙醇提取法：取10g甘蔗渣（或其他木质原料），投入到100ml的高压反应釜，力口 入60ml乙醇，190°C高温反应2h。降至室温后用稀盐酸水溶液（pH = 2)沉淀木质素，离心 回收后真空干燥，得乙醇有机型甘蔗渣木质素。 乙二醇提取法：取10g小麦秸杆（或其他木质原料），粉碎为2mm长的小段，投入 至IJ 100ml的高压反应釜，加入70ml乙二醇，190°C高温反应2h。降至室温后用稀盐酸水溶液 (pH = 2)沉淀木质素，离心回收后真空干燥，得乙二醇有机型小麦秸杆木质素。 步骤（2)中，木质素可以有多种形式，例如碱木质素、甲醇型木质素、乙二醇型木 质素、牛皮纸木质素、软木木质素、硬木木质素、木质素磺酸盐等等。 步骤（2)中，乙酰化方法为：将木质素加入到吡啶中搅拌至充分溶解后，再加入乙 酸酐,室温搅拌反应24?48h，将反应液滴加到冷水中，过滤回收乙酰木质素后用冷水洗涤 至中性，真空干燥得乙酰化木质素；其中，木质素、吡啶、乙酸酐的质量体积比为lg :16? 20mL : 16 ?20mL。 步骤（2)中，酸化方法为：当木质素为甲醇型木质素或者乙二醇型木质素时，将木 质素与稀盐酸混合，悬浮液搅拌30min?45min，过滤除去盐酸，再加入新鲜稀盐酸重复酸 化过程5次，最后用去离子水洗涤；洗涤后得到的木质素固体部分在105°C干燥过夜得到酸 化木质素；其中，所述的稀盐酸浓度为l_2mol/l的稀盐酸；对于每lg碱木质素，稀盐酸的 每次加入体积为10?30mL。 步骤（2)中，胺化方法为：当木质素为碱木质素时，取碱木质素和二乙烯三胺混 合，加入蒸馏水，用〇· lmol/L NaOH调节pH在10?10. 5,然后加入37wt %甲醛水溶液，50°C 反应4?6h ;反应结束后，降至室温后用异丙醇沉淀，再置于40°C真空干燥箱中，真空干燥 即可得到木素胺；其中，碱木质素、甲醛溶液、二乙烯三胺和蒸馏水的质量体积比为lg :1? L 5ml :L 5 ?2ml :10 ?20ml〇 步骤（2)中，甲醛交联化方法为：当木质素为甲醇型木质素时，取甲醇型木质素， 用四氢呋喃溶解后，加入4wt %甲醛水溶液，再加入KOH，55°C反应6?8h，然后25°C反应 15?19h ;反应液用异丙醇进行沉淀,过滤后重新用四氢呋喃溶解，溶液用异丙醇和甲醇按 体积比1:1的混合液进行沉淀，真空干燥即可得到甲醛交联木质素；其中甲醇型木质素、四 氢呋喃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素基静电混纺材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)从木质原料中提取木质素；(2)将木质素进行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交联化的改性处理；(3)将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1～2混合，溶解在有机溶剂中配制成溶质含量为0.1～0.4g/mL的静电纺丝液；(4)采用静电纺丝工艺制备木质素基静电混纺材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：应汉杰，朱晨杰，夏治停，曹治，陈勇，吴菁岚，陈晓春，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32