一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及薄膜加工技术领域，特别涉及一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法，该方法包括制备香蕉纤维和制备纳米纤维薄膜材料两个步骤；制备香蕉纤维时，香蕉纤维经过预处理，有效去除了香蕉粗麻中的胶质、木质素、半纤维素，起到除杂、提高纤维含量，为后续制备纳米纤维薄膜提供了良好的原料，本发明专利技术的纳米纤维薄膜除了使用香蕉纤维外，还添加了杉木屑、壳聚糖和聚乳酸进行螯合，能提高纳米纤维薄膜材料的耐腐蚀性和抗压能力，同时，本申请使用的香蕉纤维、聚乳酸都是可降解的物质，用于生产纳米纤维薄膜使得薄膜可降解，解决了环境污染的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法
本专利技术涉及薄膜加工
，特别涉及一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法。
技术介绍
薄膜材料具有强度高、质量轻、抗腐蚀、价格便宜等特点，在人们的生产生活中得到广泛应用。薄膜材料的应用在给人们带来极大方便的同时也带来严重的负面影响，大部分废弃的薄膜材料除了可在特殊条件下降解外，其在自然界环境中的光、生物降解速度非常缓慢，大概需要几百年的时间才可能完全消失，虽然其可通过掩埋、焚烧等方法来处理，但这些方法存在极大的缺陷。大量使用后的废弃塑料无法自动降解，长期残留在自然环境中可造成严重的环境污染，不仅影响生态平衡，同时也威胁着人类的健康。据不完全统计，全球每年生产的薄膜材料超过亿吨，而我国的薄膜材料占了相当大的比例，其中一次性薄膜材料较多。使用后废弃的薄膜材料具有数量大、分布广、难回收等特点，形成白色垃圾，造成严重的环境污染。为了解决这一问题，可降解塑料的研究和开发成为解决白色污染的理想途径，可降解塑料在废弃后能在自然的条件下自动完全分解，对环境的污染很小。塑料的降解过程是指构成塑料的大分子链在光和微生物的作用下被切断而变成小分子的过程，其可分解成CO2和H2O，最终消失于自然界中。目前，也有利用纤维素、淀粉等可降解有机物来生产可降解薄膜材料的先例，但是其仍存在韧性低、抗压能力低，透光率低、透水率低的技术缺陷；我国现如今已成为了香蕉生产大国，香蕉收获后会产生与果实近乎等量的茎秆，而在我国各产区大多直接废弃，不仅造成了蕉园的环境污染，还浪费了大量的植物资源。香蕉纤维广泛存在于假茎韧皮、树叶及果轴中，属于天然纤维素纤维，有天然麻类纤维的优点。如果能有效的将这些纤维素加以利用制备纳米纤维薄膜材料，将能有效提高香蕉废料的利用价值，提高香蕉废料的产品附加值。由于香蕉废料中含有较多的木质素和胶质，这些杂质会大大影响纤维提取的纯度，如果不能进行很好的脱胶、预处理将会香蕉纤维薄膜品透光性差、透水性差，透氧率差质地不佳，技术缺陷。
技术实现思路
鉴于上述内容，有必要生产一种强度高、薄度佳、透光性好、透水性好，透氧率好的香蕉纳米纤维薄膜，进一步提高香蕉废料的利用领域、利用价值，提高香蕉废料的产品附加值。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法，所述方法包括制备香蕉纤维和制备纳米纤维薄膜材料：(一)制备香蕉纤维：(1)原料预处理：取香蕉皮、叶或茎杆切割成段后再破片撕开成片状，片状厚度为0.5mm-2mm、进行压榨、刮杂、干燥得到粗麻；(2)脱胶处理：将步骤(1)的粗麻依次通过膨化处理、氧化处理、酸处理、生物酶处理、酶失活处理、脱水、给油、烘干得到粗纤维；所述膨化处理的处理方法为：将粗麻与质量浓度为2g/L-4g/L的氢氧化钠溶液混合按照固液质量比为1:17-22进行混合，然后迅速加热到95℃-100℃，恒温熬煮20min-30min后，将氢氧化钠溶液排干，将粗麻捞出，放入压力条件为7MPa-8MPa，温度为90℃-95℃的热水中恒温保持10min-15min后再将热水排干，将粗麻放入压力条件为2MPa-3MPa，温度为0℃-5℃的冷水中，恒温保持10min-15min，再经过过滤、晾干，完成膨化处理过程；所述氧化处理的处理方法为：将膨化处理后的粗麻与氧化剂溶液按照固液质量比为1:20-25进行混合，然后迅速加热到95℃-100℃，恒温熬煮15min-20min后，将氧化剂溶液排干，并将粗麻放入温度为90℃-95℃的热水中，恒温保持5min-10min后，再将粗麻放入温度为0℃-5℃的冷水中，恒温保持5min-10min，再经过过滤、晾干，完成氧化处理过程；所述酸处理的处理方法为：将氧化处理后的粗麻与质量浓度为1g/L-3g/L的硫酸溶液按照固液质量比为1:15-20进行混合，然后迅速加热到95℃-100℃，恒温熬煮15min-20min，将粗麻捞出，放入温度为90℃-95℃的热水中冲洗5min，再放入0℃-5℃的冷水中冲洗10min，再经过晾干，完成酸处理过程；所述生物酶处理的处理方法为：将酸处理后的粗麻与生物酶溶液按照固液质量比为1:18-23进行混合，在温度为30℃-40℃的条件下恒温保持20min-25min，将粗麻捞出放入温度为0℃-5℃的冷水中冲洗10min；完成生物酶处理过程；所述酶失活处理的处理方法为：将生物酶处理后的粗麻放入85℃-90℃的热水中，恒温熬煮30min-35min；完成酶失活处理过程；所述脱水的处理方法为：将酶失活处理后的粗麻放入真空度为0.01MPa-0.1MPa的真空硅藻土压滤机中进行真空压滤，完成脱水处理过程；所述给油的处理方法为：将脱水处理后的粗麻均匀的喷涂一层茶籽油，完成给油处理过程；所述烘干的处理方法为：将给油处理后的粗麻放入温度为50℃-60℃的热风烘干机红感到粗麻含水率为3％-5％得到香蕉纤维；(二)制备纳米纤维薄膜：(3)制备前驱体溶液：将步骤(2)得到的香蕉纤维、杉木屑、聚乳酸、壳聚糖与纤维素二元体系纤维溶解液按照质量比为10-13:1:4-7:1-2:10-15混合得到香蕉纤维基塑料；将氯化锡与乙二醇按照质量比为1:3-8搅拌混合得到锡前驱体溶液；(4)制备纺丝溶液：将步骤(3)的锡前驱体溶液滴加到香蕉纤维基塑料中，持续搅拌，然后再向锡前驱体与香蕉纤维前驱体的混合液中加入固体的五氧化二磷和硼酸，充分搅拌制得纺丝溶液；所述锡前驱体、香蕉纤维基塑料的质量比为1:6-9；(5)制备纳米纤维薄膜：将步骤(4)的纺丝溶液、芦荟提取物、壳聚糖与纺丝液按照质量比为4-7:1-3:1-3：1混合，然后利用超声去除气泡，再经过高压静电纺丝机处理成纤维膜、纤维膜经过预氧化、炭化得到香蕉纳米纤维薄膜。进一步的，所述步骤(2)氧化剂溶液由双氧水、甲基橙、杨柳提取物和水按照质量比为3-5:1-3:6-9:30-35混合制得。进一步的，所述步骤(2)生物酶溶液由果胶酶、半纤维素酶、木质素降解酶、芦荟甙和水按照质量比为2-4:2-4:1-3:5-9:30-35混合制得。进一步的，所述步骤(3)纤维素二元体系包括氯化锂/二甲基乙酰胺体系或氨/硫氰酸铵体系。进一步的，所述氯化锂/二甲基乙酰胺体系由氯化锂、二甲基乙酰胺和水按照质量比为4-6:1:10-15混合制得。进一步的，所述氨/硫氰酸铵体系硫氰酸铵、氨和水按照质量比为65-75:25-30:1混合制得。进一步的，所述步骤(4)五氧化二磷的添加量为1g/L-3g/L；硼酸添加量为0.5g/L-2g/L。进一步的，所述高压静电纺丝机的工艺条件为：纺丝电压为15kV-25kV，纺丝液流速为0.5-1mL/h，转速为4000r/min-5000r/min，相对湿度为30％-40％，纺丝时间为4h-6h，并采用滚筒接收。进一步的，所述预氧化的方法为：将纤维膜置于预氧化温度为250℃-300℃热空气中，保温3h-5h完成预氧化过程；所述炭化的方法为：将预氧化后的纤维膜置于炭化炉中，以4℃/min-6℃/min的速度升温，直至升温到700℃-750℃，并在此温度保温2h-3h，然后再以4℃/min-6℃/min的速度降温，待温度降温到室温时完成炭化过程。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括制备香蕉纤维和制备纳米纤维薄膜材料：(一)制备香蕉纤维：(1)原料预处理：取香蕉皮、叶或茎杆切割成段后再破片撕开成片状，片状厚度为0.5mm‑2mm、进行压榨、刮杂、干燥得到粗麻；(2)脱胶处理：将步骤(1)的粗麻依次通过膨化处理、氧化处理、酸处理、生物酶处理、酶失活处理、脱水、给油、烘干得到粗纤维；所述膨化处理的处理方法为：将粗麻与质量浓度为2g/L‑4g/L的氢氧化钠溶液混合按照固液质量比为1:17‑22进行混合，然后迅速加热到95℃‑100℃，恒温熬煮20min‑30min后，将氢氧化钠溶液排干，将粗麻捞出，放入压力条件为7MPa‑8MPa，温度为90℃‑95℃的热水中恒温保持10min‑15min后再将热水排干，将粗麻放入压力条件为2MPa‑3MPa，温度为0℃‑5℃的冷水中，恒温保持10min‑15min，再经过过滤、晾干，完成膨化处理过程；所述氧化处理的处理方法为：将膨化处理后的粗麻与氧化剂溶液按照固液质量比为1:20‑25进行混合，然后迅速加热到95℃‑100℃，恒温熬煮15min‑20min后，将氧化剂溶液排干，并将粗麻放入温度为90℃‑95℃的热水中，恒温保持5min‑10min后，再将粗麻放入温度为0℃‑5℃的冷水中，恒温保持5min‑10min，再经过过滤、晾干，完成氧化处理过程；所述酸处理的处理方法为：将氧化处理后的粗麻与质量浓度为1g/L‑3g/L的硫酸溶液按照固液质量比为1:15‑20进行混合，然后迅速加热到95℃‑100℃，恒温熬煮15min‑20min，将粗麻捞出，放入温度为90℃‑95℃的热水中冲洗5min，再放入0℃‑5℃的冷水中冲洗10min，再经过晾干，完成酸处理过程；所述生物酶处理的处理方法为：将酸处理后的粗麻与生物酶溶液按照固液质量比为1:18‑23进行混合，在温度为30℃‑40℃的条件下恒温保持20min‑25min，将粗麻捞出放入温度为0℃‑5℃的冷水中冲洗10min；完成生物酶处理过程；所述酶失活处理的处理方法为：将生物酶处理后的粗麻放入85℃‑90℃的热水中，恒温熬煮30min‑35min；完成酶失活处理过程；所述脱水的处理方法为：将酶失活处理后的粗麻放入真空度为0.01MPa‑0.1MPa的真空硅藻土压滤机中进行真空压滤，完成脱水处理过程；所述给油的处理方法为：将脱水处理后的粗麻均匀的喷涂一层茶籽油，完成给油处理过程；所述烘干的处理方法为：将给油处理后的粗麻放入温度为50℃‑60℃的热风烘干机红感到粗麻含水率为3％‑5％得到香蕉纤维；(二)制备纳米纤维薄膜：(3)制备前驱体溶液：将步骤(2)得到的香蕉纤维、杉木屑、聚乳酸、壳聚糖与纤维素二元体系纤维溶解液按照质量比为10‑13:1:4‑7:1‑2:10‑15混合得到香蕉纤维基塑料；将氯化锡与乙二醇按照质量比为1:3‑8搅拌混合得到锡前驱体溶液；(4)制备纺丝溶液：将步骤(3)的锡前驱体溶液滴加到香蕉纤维基塑料中，持续搅拌，然后再向锡前驱体与香蕉纤维前驱体的混合液中加入固体的五氧化二磷和硼酸，充分搅拌制得纺丝溶液；所述锡前驱体、香蕉纤维基塑料的质量比为1:6‑9；(5)制备纳米纤维薄膜：将步骤(4)的纺丝溶液、芦荟提取物、壳聚糖与纺丝液按照质量比为4‑7:1‑3:1‑3：1混合，然后利用超声去除气泡，再经过高压静电纺丝机处理成纤维膜、纤维膜经过预氧化、炭化得到香蕉纳米纤维薄膜。...

【技术特征摘要】
1.一种应用香蕉纳米纤维制备薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括制备香蕉纤维和制备纳米纤维薄膜材料：(一)制备香蕉纤维：(1)原料预处理：取香蕉皮、叶或茎杆切割成段后再破片撕开成片状，片状厚度为0.5mm-2mm、进行压榨、刮杂、干燥得到粗麻；(2)脱胶处理：将步骤(1)的粗麻依次通过膨化处理、氧化处理、酸处理、生物酶处理、酶失活处理、脱水、给油、烘干得到粗纤维；所述膨化处理的处理方法为：将粗麻与质量浓度为2g/L-4g/L的氢氧化钠溶液混合按照固液质量比为1:17-22进行混合，然后迅速加热到95℃-100℃，恒温熬煮20min-30min后，将氢氧化钠溶液排干，将粗麻捞出，放入压力条件为7MPa-8MPa，温度为90℃-95℃的热水中恒温保持10min-15min后再将热水排干，将粗麻放入压力条件为2MPa-3MPa，温度为0℃-5℃的冷水中，恒温保持10min-15min，再经过过滤、晾干，完成膨化处理过程；所述氧化处理的处理方法为：将膨化处理后的粗麻与氧化剂溶液按照固液质量比为1:20-25进行混合，然后迅速加热到95℃-100℃，恒温熬煮15min-20min后，将氧化剂溶液排干，并将粗麻放入温度为90℃-95℃的热水中，恒温保持5min-10min后，再将粗麻放入温度为0℃-5℃的冷水中，恒温保持5min-10min，再经过过滤、晾干，完成氧化处理过程；所述酸处理的处理方法为：将氧化处理后的粗麻与质量浓度为1g/L-3g/L的硫酸溶液按照固液质量比为1:15-20进行混合，然后迅速加热到95℃-100℃，恒温熬煮15min-20min，将粗麻捞出，放入温度为90℃-95℃的热水中冲洗5min，再放入0℃-5℃的冷水中冲洗10min，再经过晾干，完成酸处理过程；所述生物酶处理的处理方法为：将酸处理后的粗麻与生物酶溶液按照固液质量比为1:18-23进行混合，在温度为30℃-40℃的条件下恒温保持20min-25min，将粗麻捞出放入温度为0℃-5℃的冷水中冲洗10min；完成生物酶处理过程；所述酶失活处理的处理方法为：将生物酶处理后的粗麻放入85℃-90℃的热水中，恒温熬煮30min-35min；完成酶失活处理过程；所述脱水的处理方法为：将酶失活处理后的粗麻放入真空度为0.01MPa-0.1MPa的真空硅藻土压滤机中进行真空压滤，完成脱水处理过程；所述给油的处理方法为：将脱水处理后的粗麻均匀的喷涂一层茶籽油，完成给油处理过程；所述烘干的处理方法为：将给油处理后的粗麻放入温度为50℃-60℃的热风烘干机红感到粗麻含水率为3％-5％得到香蕉纤维；...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛明，孙健，零东宁，李昌宝，李丽，周主贵，何雪梅，郑凤锦，李志春，唐雅园，盛金凤，李杰民，刘国明，
申请(专利权)人：广西壮族自治区农业科学院，
类型：发明
国别省市：广西,45