一种降解速度快的植物纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种降解速度快的植物纤维及其制备方法，包括改性植物纤维、农作物植株、柔软剂、防霉剂、抗氧化剂、去离子水。乙二胺增加了纤维的吸湿性，使碳氧双键暴露在日光下，碳氧双键吸收紫外线使果胶的键能被破坏，造成植物纤维完整性的缺失，加快植物纤维在自然界的降解速度；引入烷基碳链植物纤维的疏水性增加，疏水碳链互相交叠缠结成网络，增加植物纤维的韧性，且溴代正丁烷改变了木质素的柔韧度与弹性恢复性；丙酮溶液可以去除植株细胞中的油胞，蒸煮操作使得茎体组织与植物纤维前体脱离，此法制得的植物纤维具有更好的柔韧性，在自然界的降解速度也更快更好，在不污染环境的前提下为土壤提供大量的碳源和氮源。前提下为土壤提供大量的碳源和氮源。

【技术实现步骤摘要】
一种降解速度快的植物纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纤维
，具体为一种降解速度快的植物纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料的不可降解对环境造成的危害促使纤维的诞生，对环境友好的植物纤维应用广泛，随着对植物纤维的不断研究，植物纤维本身存在的一些问题也浮出水面。植物纤维可以自行降解，但是降解的速度有待提升，植物纤维的自行降解只能分解成水和二氧化碳，无法为土壤微生物提供碳源和氮源滋养土地，且植物纤维的韧性和弹性性能也有待提升。所以，设计一种降解速度快、具有优异的韧性和弹性性能的植物纤维是很有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种降解速度快的植物纤维，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种降解速度快的植物纤维，包括以下重量份数的原料：
[0005]35～50份改性植物纤维、55～100份农作物植株、5～10份柔软剂、5～10份防霉剂、5～10份抗氧化剂、去离子水若干。
[0006]优选的，所述改性植物纤维是由植物纤维先在N
‑
羟基琥珀酰亚胺的作用下接枝乙二胺后，再在吡啶的催化下接枝溴代正丁烷制得。
[0007]优选的，所述农作物植株为稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑、竹屑、或其它植物的秆茎中的一种。
[0008]优选的，所述柔软剂为硅油、脂肪醇、中性油脂、柔软剂i
‑
IC、,柔软剂M5
‑
20、柔软剂PEN中的一种。
[0009]优选的，所述防霉剂为五氯酚、油酸苯基汞、8
‑
羟基喹啉铜中的一种。
[0010]优选的，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚中的一种。
[0011]本专利技术第二方面提供一种降解速度快的植物纤维的制作方法，包括以下具体步骤：
[0012](1)植物纤维的提取；
[0013](2)预改性植物纤维的制备：将步骤(1)所提取的植物纤维在与乙二胺反应；
[0014](3)改性植物纤维的制备：将步骤(2)所得预改性植物纤维与溴代正丁烷反应；
[0015](4)将步骤(3)所得改性纤维经柔软剂与防霉剂处理后，制得降解速度快的植物纤维。
[0016]优选的，所述步骤(1)中植物纤维的提取步骤为：选用品种优良的植株置于粉碎机内粉碎至1
‑
5cm的碎块后对植株碎块进行碾压，将碾压后的植株碎块在90％～95％的丙酮溶液中浸泡8～10天，过滤后得滤渣，然后对滤渣进行蒸煮，使得茎体组织与植物纤维前体
脱离，再次过滤后并对植物纤维前体进行离心操作，去除残留的油胞和茎体组织，室温下温水冲洗干净后完成提取步骤。
[0017]优选的，所述步骤(2)中预改性植物纤维的制备方法为：将10.0g的植物纤维浸泡在1000ml的去离子水中，然后加入2.88g的N
‑
羟基琥珀酰亚胺，使用0.1mol的硝酸溶液将PH调节到4.0，常温搅拌2h后加入2ml的乙二胺溶液，在室温下磁力搅拌8h后，进行5天的透析，最后用冻干机冻干透析制得乙二胺改性植物纤维。
[0018]优选的，所述步骤(3)中改性植物纤维的制备方法为：称取1.0g的乙二胺改性植物纤维浸泡在60ml的二甲亚砜中，在60℃下强力搅拌使其分散，加入与植物纤维质量比为1：1的溴代正丁烷，以吡啶作为催化剂，在50℃下匀速搅拌反应3h，反应结束将混合物转移到400ml的无水乙醇中浸泡过滤，将滤渣经过无水乙醇索氏提取48h后，45℃烘干，制得溴代正丁烷改性植物纤维。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0020]植物纤维是一种天然的可再生高分子材料，主要成分为纤维素、半纤维素、木质素与果胶，具有良好的降解性，在植物纤维制作过程中，使用乙二胺对植物纤维进行接枝改性，使得乙二胺作为侧链以酰胺键连接在植物纤维中的果胶分子上，乙二胺的接枝使得果胶分子的分子结构发生变化，并且在植物纤维上引入了自由氨基和羧基，增加了植物纤维的化学活性；乙二胺增加了植物纤维的吸湿性与果胶的黏度，果胶吸湿后氢键断裂本体膨胀，却又因为粘度增大氢键不能完全断裂而形成凝胶，凝胶的膨胀使得果胶中的碳氧双键暴露出来，在日光的照射下，碳氧双键吸收紫外线的辐射导致果胶发生光引发作用，导致果胶的键能被破坏，分解成较低分子量的碎片，使得植物纤维本身的完整性缺失；吸湿性的增强使水分浸入到植物纤维的内部，浸蚀纤维素与半纤维素间的交联强度，彻底瓦解植物纤维本身的完整性，低分子量的碎片在空气中进一步发生氧化作用，产生自由基断链反应，与微生物的降解啃食相结合，加快植物纤维在自然界的降解速度，使得植物纤维重新进入生物循环，保护环境；且果胶的吸水膨胀使得木质素的紧密性降低，破坏木质素分子间的键能，使得微生物与自然界的水分更好的分解木质素，提高木质素的可降解性。
[0021]活性基团的引入在增强果胶的黏度的同时，使得果胶对植物纤维的力学稳定性能降低，使用溴代正丁烷对植物纤维上的乙二胺改性果胶进行二次改性，在乙二胺改性果胶分子的主链上引入烷基碳链，使得乙二胺改性果胶的分子量增高疏水性增加，分子内大量的氢键使得疏水性的性能减弱，赋予乙二胺改性果胶分子微弱的疏水性；疏水碳链有逃离水的趋势，大气中的水分使得分子间的疏水碳链互相交叠缠结成网络，导致植物纤维的表面上覆盖一层由疏水碳链组成的保护网，使得植物纤维的韧性增加，弥补了乙二胺的接枝对植物纤维力学稳定性的降低，且溴代正丁烷使得木质素的细胞壁软化，维持其原有结构的同时改变木质素的柔韧度与弹性恢复性，使得改性后的植物纤维在保留降解性的同时具有良好的柔软性和纤维弹性。
[0022]植物纤维是制作布料和纸张的优良原料，细胞壁是植物纤维的主要存在场所，对植物起到支撑连接的作用，选用品种优良的植株置于粉碎机内粉碎至1
‑
5cm的碎块后对植株碎块进行碾压，使得植株的细胞壁破碎方便溶液更好的浸透，将碾压后的植株碎块浸泡在丙酮溶液中，去除植株细胞中存在的油胞，然后对浸泡后的植株碎块进行蒸煮，使得茎体组织与植物纤维前体脱离，过滤后并对植物纤维前体进行离心操作，去除残留的油胞和茎
体组织，室温下温水冲洗干净后，使用乙二胺乙醇溶液浸泡增加植物纤维的吸水性和果胶的黏度，促进植物纤维在自然界的降解速度，再次离心去除未反应的乙二胺溶液，在加热的情况下使用溴代正丁烷对改性植物纤维进行二次处理后静置，增加植物纤维的力学性能和柔韧度，加入柔软剂和防腐剂浸泡48h，再次水洗后在70℃下热风干燥，球磨粉碎30目制得降解速度快的植物纤维。
具体实施方式
[0023]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降解速度快的植物纤维，其特征在于，包括一下重量份数的原料：35～50份改性植物纤维、55～100份农作物植株、5～10份柔软剂、5～10份防霉剂、5～10份抗氧化剂、去离子水若干。2.根据权利要求1所述的一种降解速度快的植物纤维，其特征在于：所述改性植物纤维是由植物纤维先在N
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羟基琥珀酰亚胺的作用下接枝乙二胺后，再在吡啶的催化下接枝溴代正丁烷制得。3.根据权利要求2所述的一种降解速度快的植物纤维，其特征在于：所述农作物植株为稻壳、稻草、麦秸、玉米秸秆、棉花秆、木屑、竹屑、或其它植物的秆茎中的一种。4.根据权利要求3所述的一种降解速度快的植物纤维，其特征在于：所述柔软剂为硅油、脂肪醇、中性油脂、柔软剂i
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IC、,柔软剂M5
‑
20、柔软剂PEN中的一种。5.根据权利要求4所述的一种降解速度快的植物纤维，其特征在于：所述防霉剂为五氯酚、油酸苯基汞、8
‑
羟基喹啉铜中的一种。6.根据权利要求5所述的一种降解速度快的植物纤维，其特征在于：所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚中的一种。7.一种降解速度快的植物纤维的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：(1)植物纤维的提取；(2)预改性植物纤维的制备：将步骤(1)所提取的植物纤维在与乙二胺反应；(3)改性植物纤维的制备：将步骤(2)所得预改性植物纤维与溴代正丁烷反应；(4)将步骤(3)所得改性纤维经柔软剂与防霉剂处...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯悦如，
申请(专利权)人：冯悦如，
类型：发明
国别省市：