一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯-低密度聚乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯

【技术实现步骤摘要】
一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚乙烯复合材料
，尤其是一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯是一种稳定聚合物，在各种环境中生物降解速度慢，易引起环境的“白色污染”。低密度基乙烯(LDPE)主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜等，在日光中紫外线的照射和空气中氧的作用，容易发生老化作用，失去原本的应用价值，为了防止或减慢光氧老化的作用，应在聚乙烯中添加具有遮蔽光作用的稳定剂，如炭黑或紫外线吸收剂。
[0003]木质素已被证实具有紫外吸收功能，已报到的木质素与聚乙烯共混制备的木质素/聚乙烯复合材料能获得紫外线吸收能力，但是由于极性的木质素和非极性的聚乙烯不相容导致木质素/聚乙烯复合材料的机械性能普遍下降。
[0004]文献(IOP Conference Series:Materials Science and Engineering, 2017)报道了木质素组合物对低线密度聚乙烯(LLDPE)/木质素生物复合材料的形态、生物降解性、机械和热性能的影响，与LLDPE相比，各种成分的所有LLDPE/木质素生物复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都较低，LLDPE/木质素生物复合材料中加入的木质素越多，材料被生物降解的就越多；文献表明蒸汽爆炸木质素可以保护LDPE、高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯免受紫外线辐射，赋予紫外线吸收功能；已有的相关报道木质素/LDPE复合材料的机械性能都会降低，为改善木质素和聚乙烯的相容性都不可避免的加入增溶剂以提高木质素和聚乙烯的相容性。
[0005]比如，Sailaja等人(Materials&Design,2010)对木质素使用邻苯二甲酸酐酯化，然后与低密度聚乙烯(LDPE)共混，添加了马来酸酐接枝的LDPE作为增容剂，得到了木质素/LDPE复合材料，通过测量这种共混物的机械和热性能，并与纯LDPE的机械和热性能进行比较，结果表明，增容剂的添加改善了机械性能，显着接近于纯LDPE的值。
[0006]但是这种方法得到的木质素/LDPE复合材料需要添加增容剂，加工过程较为繁琐，同时功能性较为单一，因此需要提出一种新的解决方案。

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的目的是提供一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料及其制备方法，不需要添加增溶剂，可获得与纯LDPE接近的机械性能，还可赋予其紫外线吸收能力，并有一定的可降解性。
[0008]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0009]一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料，木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
‑
g
‑
PLMA)的结构式如下：
[0010][0011]将低密度聚乙烯(LDPE)和木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
‑
g
‑
PLMA) 通过机械共混，制备了具有OL
‑
g
‑
PLMA的LDPE基复合材料(LDPE
‑
Y
‑
OL
‑
g
‑
PLMA)。
[0012]一种如权利要求1所述的一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑ꢀ
低密度聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、木质素大分子引发剂的合成：取适量有机溶剂木质素，加入无水四氢呋喃(THF)充分溶解木质素，随后加入三乙胺(TEA)通氮气，在冰水浴下缓慢加入溶于无水四氢呋喃的2
‑
溴异丁酰溴(BiBB)，并置于恒温振荡培养摇床中，在60
‑
70℃，200
‑
400r/min,反应24
‑
72h，结束反应后，加入大量纯水以停止反应，在旋转蒸发仪中旋干四氢呋喃后加入1,4
‑
二氧六环溶解木质素引发剂，在饱和碳酸氢钠中沉淀出木质素引发剂，用离心机在 7000
‑
9000r/min分离固体，用纯水洗至中性后在透析袋中用纯水透析，最后在30
‑
50℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到木质素大分子引发剂，合成木质素大分子引发剂的示意如下：
[0014][0015]S2、木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
‑
g
‑
PLMA)的合成：
[0016]1)称取适量木质素大分子引发剂(OL
‑
Br)于苏伦克瓶中，加入无水四氢呋喃(THF)以及无水N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)混合；
[0017]2)待步骤1)中的样品充分溶解后，再加入配体二联吡啶(Bpy)和溴化铜(CuBr2)，
最后加入甲基丙烯酸月桂酯(LMA)进行充分混合；
[0018]3)将步骤2)中混合后的溶液经过三次“冷冻
‑
抽真空
‑
融解”的冻融循环处理，并置于恒温振荡培养摇床中，在60
‑
80℃、200
‑
400r/min的条件下反应12
‑
36h，待反应结束后，滴入无水甲醇中沉淀出OL
‑
g
‑
PLMA共聚物，将纯化所得到的OL
‑
g
‑
PLMA共聚物样品置于真空干燥箱中，在60
‑
100℃条件下真空干燥至恒重，得到OL
‑
g
‑
PLMA，合成OL
‑
g
‑
PLMA的示意如下：
[0019][0020]S3、木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料 (LDPE
‑
Y
‑
OL
‑
g
‑
PLMA)的制备：在100
‑
200℃下，将低密度聚乙烯(LDPE)和步骤S2制得的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
‑
g
‑
PLMA)通过机械共混，得到具有OL
‑
g
‑
PLMA的LDPE基复合材料(LDPE
‑
Y
‑
OL
‑
g
‑
PLMA)。
[0021]进一步的，Y为共混物中OL的质量分数。
[0022]进一步的，步骤S1中的木质素羟基、TEA与BiBB的摩尔比为1：1
‑
3：1
‑
3。
[0023]进一步的，优选地，步骤S1中的木质素羟基、TEA与BiBB的摩尔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料，其特征在于：木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
‑
g
‑
PLMA)的结构式如下：将低密度聚乙烯(LDPE)和木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
‑
g
‑
PLMA)通过机械共混，制备了具有OL
‑
g
‑
PLMA的LDPE基复合材料(LDPE
‑
Y
‑
OL
‑
g
‑
PLMA)。2.一种如权利要求1所述的一种可降解的木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯
‑
低密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、木质素大分子引发剂的合成：取适量有机溶剂木质素，加入无水四氢呋喃(THF)充分溶解木质素，随后加入三乙胺(TEA)通氮气，在冰水浴下缓慢加入溶于无水四氢呋喃的2
‑
溴异丁酰溴(BiBB)，并置于恒温振荡培养摇床中，在60
‑
70℃，200
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400r/min,反应24
‑
72h，结束反应后，加入大量纯水以停止反应，在旋转蒸发仪中旋干四氢呋喃后加入1,4
‑
二氧六环溶解木质素引发剂，在饱和碳酸氢钠中沉淀出木质素引发剂，用离心机在7000
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9000r/min分离固体，用纯水洗至中性后在透析袋中用纯水透析，最后在30
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50℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到木质素大分子引发剂，合成木质素大分子引发剂的示意如下：S2、木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL
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g
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PLMA)的合成：1)称取适量木质素大分子引发剂(OL
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Br)于苏伦克瓶中，加入无水四氢呋喃(THF)以及
无水N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)混合；2)待步骤1)中的样品充分溶解后，再加入配体二联吡啶(Bpy)和溴化铜(CuBr2)，最后加入甲基丙烯酸月桂酯(LMA)进行充分混合；3)将步骤2)中混合后的溶液经过三次“冷冻
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抽真空
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融解”的冻融循环处理，并置于恒温振荡培养摇床中，在60
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80℃、200
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400r/min的条件下反应12

【专利技术属性】
技术研发人员：朱韵林，周亮，吴敏，潘蒙，蒋倩倩，高文丽，潘国栋，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：