一种木质纤维直接制备成膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种木质纤维直接制备成膜的方法，其步骤如下：(1)将离子液体与木质纤维进行混合，真空均质乳化剪切，使木质纤维溶解在离子液体中；(2)对混合溶液进行离心，除去杂质和气泡，得到木质纤维/离子液体均相溶液体系；(3)将离心后的上清液加入涂有聚四氟乙烯的模具中，水平静置，膜液基本凝固成型后用去离子水浸泡，然后将甘油均匀涂抹在表面再进行干燥。本发明专利技术的方法不用经过复杂的前处理，节能省时，保留的木质素和半纤维素赋予膜功能性，全面地利用了木质纤维。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于木质纤维加工领域，具体涉及。
技术介绍
近年来，随着能源危机和环境问题的恶化，可降解生物材料越来越受到重视。天然纤维以其质轻、可降解、价廉、高模量、高强度等优越的性能，逐渐发挥越来越重要的作用。为解决白色污染问题，研宄者们着力于利用木质纤维制备各种功能性膜，如地膜，保鲜膜等。由于木质纤维组分中的木质素，半纤维素和纤维素三素结合紧密，不利于木质纤维溶解和成膜，所以，目前普遍采用的方法是除去其中的木质素和半纤维素，利用纤维素制备成膜。近期的一些研宄表明，某些木质纤维中的木质素和半纤维素也有一定的功能性，比如，菠萝叶纤维的木质素和半纤维素交织的网络结构具有抗菌性。所以，保留其中的木质素和半纤维素，不仅免去了复杂耗时的前处理工艺，还可以增强膜的功能性，也能将木质纤维资源更加全面有效地开发利用。因此，寻找一种将木质纤维直接制备成膜的方法具有极大的应用意义。离子液体作为近年来兴起的一种有着广阔应用前景的绿色溶剂，具有不挥发性、良好的溶解性及稳定性等优点。但是油浴或者微波加热溶解工艺，温度高，时间长，耗能较大，且木质纤维有一定程度的降解，限制了其工业化生产。因此，选用更加节能环保的乳化剪切溶解工艺将有利于纤维的高效利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种木质纤维制备成膜的方法，该方法步骤简单，所制得的膜性能良好。本专利技术的技术解决方案如下:1.，其特征在于步骤如下:(I)将离子液体与木质纤维进行混合，真空均质乳化剪切，使木质纤维溶解在离子液体中；(2)对混合溶液进行离心，除去杂质和气泡，得到木质纤维/离子液体均相溶液体系;(3)将离心后的上清液加入涂有聚四氟乙烯的模具中，水平静置，膜液基本凝固成型后用去离子水浸泡，然后将甘油均匀涂抹在表面再进行干燥。优选地，所述离子液体为1- 丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐或1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐。优选地，所述木质纤维包括但不限于为菠萝麻纤维、甘蔗渣或棉花纤维。优选地，所述木质纤维与离子液体的质量比为2:100至10:100。优选地，步骤(I)中，剪切速度为5000?26000rpm，温度为40?150°C;剪切次数为2?15次。优选地，步骤(2)中，离心温度为常温，离心速度为3000?lOOOOrpm，离心时间为10?15分钟。优选地，步骤(3)中，常温常压静置，静置时间为4?6小时，去离子水浸泡的时间为22-26小时，至膜从模具中脱离。优选地，干燥时温度不宜过高，因为水分散失过快，膜易皱缩，涂抹甘油可以控制水分散失速率，有效改善膜皱缩问题。优选地，步骤(3)中，涂抹的甘油浓度为1-100%。优选地，步骤(3)中，干燥方式为真空干燥或冷冻干燥。本专利技术的方法具有以下有益效果:1.在真空乳化均质机的剪切力作用下使木质纤维溶解，从而使其组分不会发生降解，得率相应提尚;2.不用经过复杂的预处理程序，高效节能，且一定程度的防止了酸碱和其他物质对木质纤维结构的破坏，所制得的膜性能良好；3.实现了木质纤维直接制膜的工艺，使木质素和半纤维素能得到利用，赋予膜功能性；4.方法简单易操作，节能环保，符合绿色生产的要求，为木质纤维成膜及后续综合利用提供新的思路。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详述，但本专利技术的保护范围并不仅限于以下实施例。应当注意的是，鉴于篇幅关系，以下实例仅以菠萝麻、甘蔗渣、棉花为例，说明本专利技术的方法步骤，但本方法同样适用于其他种类的木质纤维，而不仅限于所述及的几种。实施例1将粉碎后的2g菠萝叶纤维加入到10g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，然后通过真空均质乳化机，在100°C，16000rpm转速下循环2次，使得菠萝叶纤维溶解在离子液体中，采用离心机在4500rpm下离心10分钟除去混合液杂质并脱气，得到菠萝叶纤维/离子液体均相溶液。溶液中木质纤维经再生后测定，得率为95.4%。称取25g均相溶液倒入模具中，水平后静置5小时，用去离子水浸泡24小时，期间换四次水，然后用甘油溶液均匀涂抹在膜表面，沥去多余甘油后，转入烘箱中40°C烘干。涂抹的甘油浓度为30%。制备所得的膜透明均匀，强度好，力学性能优异。实施例2将粉碎后的6g甘蔗渣加入到10g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，然后通过真空均质乳化机，在80°C，ISOOOrpm转速下循环2次，使得甘蔗渣溶解在离子液体中，采用离心机在4000rpm下离心15分钟，除去杂质并脱气，得到甘蔗渣纤维/离子液体均相溶液。溶液中木质纤维经再生后测定，得率为90.3%。称取25g均相溶液倒入模具中，水平后静置6小时，用去离子水浸泡24小时，期间换四次水，然后用甘油溶液均匀涂抹在膜表面，沥去多余甘油后，转入烘箱中40°C烘干。涂抹的甘油浓度为1%。制备所得的膜透明均匀，强度好，力学性能优异。实施例3将粉碎后的3g棉花纤维加入到50g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，然后通过真空均质乳化机，在80°C，15000rpm转速下循环3次，使得棉花纤维溶解在离子液体中，采用离心机在5000rpm下离心15分钟，除去杂质并脱气，得到棉花纤维/离子液体均相溶液。溶液中木质纤维经再生后测定，得率为92.3%。称取20g均相溶液倒入模具中，水平后静置5小时，用去离子水浸泡24小时，期间换四次水，然后用甘油溶液均匀涂抹在膜表面，沥去多余甘油后，转入烘箱中50°C烘干。涂抹的甘油浓度为50%。制备所得的膜透明均匀，强度好，力学性能优异。实施例4将粉碎后的3g菠萝叶纤维加入到10g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，然后通过真空乳化均质机机，在60°C，5000rpm转速下循环8次，使得菠萝叶纤维完全溶解在离子液体中，采用离心机在8000rpm下离心10分钟，得到菠萝叶纤维/离子液体均相溶液。溶液中纤维素经再生后测定，得率为92.0%。称取25g均相溶液倒入模具中，水平后静置4小时，用去离子水浸泡24小时，期间换四次水，然后用甘油溶液均匀涂抹在膜表面，沥去多余甘油后，转入烘箱中50°C烘干。涂抹的甘油浓度为5%。制备所得的膜透明均匀，强度好，力学性能优异。实施例5将粉碎后的1g甘蔗渣加入到10g 1- 丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，然后通过真空乳化均质机，在150°C，26000rpm转速下循环15次，使得甘蔗渣完全溶解在离子液体中，采用离心机在1000rpm下离心10分钟，除去杂质并脱气，得到甘蔗渣纤维/离子液体均相溶液。溶液中木质纤维经再生后测定，得率为90.1%。称取30g均相溶液倒入模具中，水平后静置5.5小时，用去离子水浸泡26小时，期间换四次水，然后用甘油溶液均匀涂抹在膜表面，沥去多余甘油后，转入冷冻干燥仪干燥。涂抹的甘油浓度为80%。制备所得的膜均匀平整，强度好，力学性能优异。实施例6将粉碎后的2g棉花纤维加入到10g 1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中，然后通过真空均质乳化机，在40°C，22000rpm转速下循环10次，使得棉花纤维溶解在离子液体中，采用离心机在3000rpm下离心15分钟，除去杂质并脱气，得到棉花纤维/离子液体均相溶液。溶液中木质纤维经再生后测定，得率为91.3%。称取25g均相溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质纤维直接制备成膜的方法，其特征在于步骤如下：(1)将离子液体与木质纤维进行混合，真空均质乳化剪切，使木质纤维溶解在离子液体中；(2)对混合溶液进行离心，除去杂质和气泡，得到木质纤维/离子液体均相溶液体系；(3)将离心后的上清液加入涂有聚四氟乙烯的模具中，水平静置，膜液基本凝固成型后用去离子水浸泡，然后将甘油均匀涂抹在表面再进行干燥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓奕，常刚，向佳晴，付调坤，王飞，李积华，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院农产品加工研究所，中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44