一种本体加强生物塑料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种本体加强生物塑料的制备方法，包括如下步骤：(1)将木质纤维素粉末和离子液体加入到反应器中，在加热或者常温条件下进行部分溶解；(2)部分溶解后，将含有部分溶解木质纤维素的混合物转移到模具中进行成型及再生；(3)回收离子液体后，即可得到本体加强的生物塑料凝胶前体；(4)将凝胶前体进行干燥，即可制备本体加强的生物塑料。(1)本发明专利技术方法所制备的生物塑料具有原料来源广泛，成本低，易获取的优点。(2)本发表方法所使用的溶剂为离子液体，具有易回收，毒性低，环境污染小等突出优点。(3)本发明专利技术采用的部分溶解过程降低了填料与母体的界面相容性，提高了材料的相关性能。

Method for preparing bio plastics reinforced by Ontology

The invention discloses a preparation method of bulk reinforced bioplastics, which comprises the following steps: (1) adding lignocellulose powder and ionic liquid into a reactor for partial dissolution under heating or normal temperature; (2) transferring a mixture containing partially dissolved lignocellulose to a mold after partial dissolution. Molding and regeneration; (3) after recovering ionic liquid, the precursor of bio plastic gel reinforced by the body can be obtained; (4) the precursor of the gel is dried, and the bio plastics reinforced by the body can be prepared. (1) The bioplastic prepared by the method has the advantages of wide source of raw materials, low cost and easy acquisition. (2) The solvents used in this method are ionic liquids, which have the advantages of easy recovery, low toxicity and little environmental pollution. (3) The partial dissolution process adopted by the invention reduces the interfacial compatibility between the filler and the parent body, and improves the related performance of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种本体加强生物塑料的制备方法
本专利技术属于复合材料制备领域，具体涉及到一种木质纤维素基本体加强生物塑料的制备方法，该方法以可再生的木质纤维素生物质为原料，通过离子液体的部分溶解和再生过程制备本体加强的生物塑料。
技术介绍
在当今社会，塑料制品与人类生活息息相关，已广泛应用于农业、工业、建筑、包装以及人们日常生活等各个领域。然而，传统的塑料制品是建立在化石资源的基础之上，且废弃塑料由于结构比较稳定，在自然环境中很难降解，已造成严重的“白色污染”。近年来，随着人类社会的快速发展和对塑料需求的加大，加剧了化石资源的消耗以及环境污染，能源危机等。为了缓解人类社会对化石资源的过分依赖，以及塑料制品过分利用带来的环境压力，开发新型塑料制品代替传统塑料成为必然选择。生物塑料是一种以生物质资源为原料的塑料制品，具有可再生、易降解等突出优点，已受到人们的广泛关注，是目前塑料行业极具发展潜力的研究领域。目前，生物塑料包括生物来源性塑料以及生物可降解塑料，具体可分为3种类型：(1)全生物来源并且可生物降解型塑料；(2)全生物来源及部分生物来源的不可降解型塑料；(3)化石资源基可生物降解型塑料。其中，全生物来源并且可生物降解型塑料因其来源广泛、可再生、易降解、环境污染小等优点而倍受青睐。木质纤维素是地球上最丰富的生物质资源，主要元素组成为C，H，O三种元素，与传统化石资源元素组成相同；且其主要成份可以分为纤维素(30-50％)、半纤维素(20-40％)及木质素(15-25％)三大组成部分，是化石资源的理想替代品，也是制备可生物降解型塑料的理想原料。基于此，本专利技术方法以木质纤维素生物质为原料，以离子液体为溶剂，通过离子液体的部分溶解过程制备本体加强的全生物质基生物塑料。其中，离子液体溶解的木质纤维素部分起到胶黏剂的作用，将未溶解部分连接起来，则未溶解部分起到填料的作用，从而制备出全生物质基本体加强型的生物塑料。与传统化石基塑料相比，本专利技术方法具有原料来源广，可再生，易降解，环境污染小，制备简单，溶剂易回收，毒性低等优点，具有良好的工业化应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种本体加强生物塑料的制备方法，该方法一方面以木质纤维素为原料，降低了原料的成本和对化石资源的依赖性；另一方面，采用绿色溶剂离子液体对木质纤维素进行部分溶解，利用原位焊接的方式将未溶解的原料连接起来；再一方面，溶解的原料和未溶解部分均为相同来源，具有较高的界面相容性，提高了材料的相关性能。本专利技术中所述“本体”指的是复合材料的母体与填料成分相同，本专利技术中所述“本体加强”指的是所制备的生物塑料母体是溶解后的原料，而未溶解的原料则起到填料的作用，是一种自我加强的作用。本体加强生物塑料的加强性能，体现在力学性能，物化性能等。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种本体加强生物塑料的制备方法，包括如下步骤：(1)将木质纤维素粉末和离子液体加入到反应器中，在加热或者常温条件下进行部分溶解；(2)部分溶解后，将含有部分溶解木质纤维素的混合物转移到模具中进行成型及再生；(3)回收离子液体后，即可得到本体加强的生物塑料凝胶前体；(4)将凝胶前体进行干燥，即可制备本体加强的生物塑料。优选的，上述制备方法中，步骤(1)中木质纤维素粉末和离子液体的质量比百分数为1％～30％。进一步优选的，步骤(1)中木质纤维素粉末和离子液体的质量比百分数为6％～10％。优选的，步骤(1)中的加热条件为80～100℃，溶解时间为0.5～3小时。优选的，步骤(2)所述部分溶解的程度是由溶解时间决定的，溶解时间不同，则溶解程度不同，从而未溶解的木质纤维素含量不同，则制备的生物塑料相关性能不同。在制备生物塑料过程中，可以根据需要，通过溶解时间来调控溶解程度。优选的，上述步骤(2)所述成型方法为：将混合物置于空气中，得到离子液体凝胶。进一步优选的，上述制备方法中，溶解的木质纤维素再生过程为溶解部分的木质纤维素的再生过程，采用的是加抗溶剂的方法，用抗溶剂反复洗涤离子液体凝胶多次；所述抗溶剂包括水、乙醇、丙酮等与离子液体互溶，但不能溶解木质纤维素的单一或者多组分溶剂体系。进一步优选的，步骤(1)中离子液体与上述抗溶剂的体积比4～5:100。上述制备方法中，木质纤维素为传统的植物生物质资源，主要含有纤维素、半纤维素和木质素。进一步优选的，上述植物生物质资源包括甘蔗渣、玉米秸秆粉、香蕉茎渣、锯末、桉树叶粉末、荔枝渣、龙眼渣、稻草秸秆粉末和玉米芯粉末中的一种。优选的，步骤(1)中所述木质纤维素粉末的粒径为40～200目。优选的，上述制备方法中，所使用的离子液体为对木质纤维素具有溶解功能的离子液体体系，如1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim]Cl)，1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐([C4mim]Ac)，1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([C2mim]Cl)，1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐([C2mim]Ac)等的一种或者几种。优选的，上述制备方法中，离子液体的回收采用蒸馏、旋转蒸发或者减压蒸馏等除去抗溶剂的方式实现。抗溶剂可以与离子液体互溶，加入抗溶剂是为了与生物塑料前驱体进行溶剂交换，从而将生物塑料凝胶中离子液体置换出来，在置换后，离子液体是溶解在抗溶剂中的，因此在回收离子液体的时候是通过将离子液体与抗溶剂组成的混合物中抗溶剂蒸馏出来实现的。上述制备方法中，步骤(4)中凝胶前体的干燥采用自然干燥或者加热干燥等方式实现。干燥时间为1天～7天。本专利技术中，离子液体溶解的木质纤维素部分起到胶黏剂的作用，而未溶解部分起到填料的作用。本专利技术中，回收后的离子液体和抗溶剂回收后仍用于生物塑料的制备。本专利技术与传统塑料相比具有如下优点：(1)本专利技术方法所制备的生物塑料具有原料来源广泛，成本低，易获取的优点。(2)本专利技术方法所使用的溶剂为离子液体，具有易回收，毒性低，环境污染小等突出优点。(3)本专利技术采用的部分溶解过程降低了填料与母体的界面相容性，提高了材料的相关性能。附图说明图1是本体加强生物塑料制备方法示意图。图2是实施例1的生物塑料制备过程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。实施例1：生物塑料的制备，步骤如下：1)向100mL的圆底烧瓶中加入5g甘蔗渣和50g离子液体[C4mim]Cl，在100℃的油浴锅中溶解0.5h；2)溶解结束后，将离子液体与甘蔗渣混合物加入到直径为15cm的培养皿中，在空气中放置24h后，形成离子液体凝胶材料；3)用100mL水洗涤离子液体凝胶10次，将离子液体全部萃取出来，获得生物塑料凝胶前体；4)将生物塑料凝胶前体放置空气中1周，即可获得本体加强的生物塑料。生物塑料的抗拉强度为83Mpa，扯断伸长率为15％，透光率为28％(波长：800nm)。5)将洗涤离子液体的水溶液进行浓缩，除去水后即可回收离子液体，进行重复使用。生物塑料制备方法及过程示意图如图1和图2所示。实施例2生物塑料的制备，步骤如下：1)向100mL的圆底烧瓶中加入3g玉米秸秆粉和50g离子液体[C4mim]Ac，在80℃的油浴锅中溶解2.0h；2)溶解结束后，将离子液体与甘蔗渣混合物加入到直径为15cm的培养本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种本体加强生物塑料的制备方法，其特征在在于，包括如下步骤：(1)将木质纤维素粉末和离子液体加入到反应器中，在加热或者常温条件下进行部分溶解；(2)部分溶解后，将含有部分溶解木质纤维素的混合物转移到模具中进行成型及再生；(3)回收离子液体后，即可得到本体加强的生物塑料凝胶前体；(4)将凝胶前体进行干燥，即可制备本体加强的生物塑料。

【技术特征摘要】
1.一种本体加强生物塑料的制备方法，其特征在在于，包括如下步骤：(1)将木质纤维素粉末和离子液体加入到反应器中，在加热或者常温条件下进行部分溶解；(2)部分溶解后，将含有部分溶解木质纤维素的混合物转移到模具中进行成型及再生；(3)回收离子液体后，即可得到本体加强的生物塑料凝胶前体；(4)将凝胶前体进行干燥，即可制备本体加强的生物塑料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述木质纤维素粉末质量和离子液体的质量比百分数为1％～30％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的加热条件为80～100℃，溶解时间为0.5～3小时。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述离子液体为对木质纤维素具有溶解功能的离子液体体系，包括1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐([C4mim]Ac)、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([C2mim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑...

【专利技术属性】
技术研发人员：马浩，滕俊江，乔艳辉，李凝，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44