一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及制浆工业副产物木聚糖的利用，具体涉及一种可降解同时具有高透明度和较好力学性能的木聚糖膜材料的制备方法，包括以下两个步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及制浆工业副产物木聚糖的利用，具体涉及一种可降解同时具有高透明度和较好力学性能的木聚糖膜材料的制备。

技术介绍

[0002]现阶段石油基塑料包装材料使用会继续逐年上升，且再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。因此，2020年初国家“限塑令”再度升级，部分省份明确禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用。寻求满足消费需求的绿色环保塑料替代传统塑料意义深远，契合国家“绿色发展”的重大战略。开发和制备可降解的生物质基塑料替代传统合成高分子塑料已引起科学家的广泛关注；其中，以农林生物质组分制备可降解的生物质基塑料成为研究的热点，尤其是以纤维素和木质素为代表的的生物质基塑料已实现规模化生产与应用。
[0003]和纤维素不同，木聚糖类半纤维素分离纯化过程复杂，木聚糖类半纤维素塑料制品制备工艺流程相对繁琐，木聚糖分子内氢键结合强度大导致了其成膜性能极差且强度低韧性差；与此同时，多羟基的亲水表面使半纤维素在潮湿的环境下极易吸水导致材料结构被破坏。这是长期制约木聚糖类半纤维素材料工业化应用的主要瓶颈。当前溶解浆和黏胶纤维工业产生大量的工业副产物半纤维素，其高值化利用问题严重影响产业发展，是企业亟待解决的问题之一。木聚糖类半纤维素的利用研究对农林生物质细胞壁全组分利用、减少环境污染、提高制浆造纸产业的经济效益，同时替代石油基产品，具有理论和实际意义。利用纯木聚糖构筑具有柔韧性和视觉美感的薄膜材料用于替代传统的石油基包装膜材料的研究尚未有报道。因此，本专利以溶解浆和黏胶纤维厂生产过程中产生的副产物木聚糖类半纤维素为原料，利用高碘酸钠选择性氧化的特性对木聚糖进行氧化改性，制备了具有水溶性的木聚糖，通过浇筑
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流延的方法获得了力学性能优异且透明度较高的木聚糖膜材料。通过改变反应条件对木聚糖氧化度的进行调控从而实现了木聚糖膜材料理化性质的调控。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术和理论的不足，主要是工业副产物木聚糖的高值化利用，提出了一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法。通过内增塑即化学改性的方法解决了木聚糖溶解成膜性能差、力学强度低等缺陷。
附图说明
[0005]图1木聚糖改性及膜材料的制备流程图
[0006]图2为本专利技术实施例中木聚糖和氧化木聚糖的红外光谱图
[0007]图3为本专利技术实施例中木聚糖和氧化木聚糖的XRD谱图
[0008]图4为本专利技术实施例中木聚糖膜材料的SEM图
[0009]图5为本专利技术实施例中不同氧化度木聚糖膜材料的力学拉伸图
[0010]图6为实施案例2中木聚糖膜材料降解过程，45h即可完全降解
具体实施方式
[0011]实施例1
[0012]以木聚糖为原料，利用高碘酸钠对木聚糖进行化学改性制备出具有水溶性的木聚糖衍生物；然后，通过浇筑
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流延成膜的方式制备出力学性能优异且具有较高透明度的木聚糖膜材料，具体的膜材料制备步骤如下：
[0013](1)准确称取木聚糖3.3g溶于100mL去离子水中，将4.7056g高碘酸钠(摩尔比1:1)溶解在100mL的去离子水中，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中。
[0014](2)将上述混合溶液转移至40℃的水浴锅中，避光条件下反应6h。
[0015](3)反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应。然后，将混合液进行透析7天除去杂质。将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖。
[0016](4)称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥一周，即可得到木聚糖膜材料。
[0017]实施例2
[0018](1)准确称取木聚糖3.3g溶于100mL去离子水中，将7.0584g高碘酸钠(摩尔比1:1.5)溶解在100mL的去离子水中，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中。
[0019](2)将上述混合溶液转移至40℃的水浴锅中，避光条件下反应6h。
[0020](3)反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应。然后，将混合液进行透析7天除去杂质。将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖。
[0021](4)称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥一周，即可得到木聚糖膜材料。
[0022]实施例3
[0023](1)准确称取木聚糖3.3g溶于100mL去离子水中，将9.4412g高碘酸钠(摩尔比1:2)溶解在100mL的去离子水中，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中。
[0024](2)将上述混合溶液转移至40℃的水浴锅中，避光条件下反应3h。
[0025](3)反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应。然后，将混合液进行透析7天除去杂质。将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖。
[0026](4)称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥一周，即可得到木聚糖膜材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1,准确称取一定量木聚糖分散在去离子水中，将一定量的高碘酸钠溶解在去离子水后，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中；步骤2，将上述混合溶液转移至水浴锅中，避光条件下反应一定的时间；步骤3，反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应；然后，将混合液进行透析7天除去杂质；将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖；步骤4，称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭锋，饶俊，吕子文，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：