本发明专利技术是关于一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括：通过有机溶剂对木质素纯化得纯化木质素；向淀粉中添加马来酸酐，球磨得改性淀粉；淀粉与马来酸酐投料比为1：0.1~0.7；将纯化木质素与改性淀粉、PBAT共同造粒，用得到的母粒成膜，得木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料；以质量百分含量计，木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料由15%~60%的PBAT、20%~54%的改性淀粉和3%~32%的纯化木质素组成；所述纯化木质素与所述改性淀粉的质量比为0.1~1：1。所解决的技术问题是如何在PBAT塑料中掺入较高比例的木质素和淀粉作为填料，既极大地降低了复合薄膜材料的成本，又使复合薄膜材料的综合性能良好，且复合薄膜材料不会发粘、发软，不会发生增塑剂的迁移。不会发生增塑剂的迁移。不会发生增塑剂的迁移。
【技术实现步骤摘要】
木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于可生物降解材料
，特别是涉及一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]塑料因其质地轻、强度高、耐腐蚀性、绝缘性好等优点，已成为人类社会生产和生活中不可或缺的材料，但是由于大多数塑料制品废弃后无法自然降解，长期的累积造成了严重的塑料污染问题。
[0003]聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯（PBAT）是一种完全可生物降解聚酯材料，在自然条件下可以被多种微生物以及动植物体内酶分解代谢，最后降解为水和二氧化碳。聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇脂同时具有聚己二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性，既有良好的延展性与断裂伸长率，也有较好地耐热性和力学强度，但是PBAT的价格是吹膜级PE的二到三倍，较高的成本极大地限制了这种生物降解塑料在市场上的推广。
[0004]淀粉是具有广泛来源的生物基材料，也具有优良的生物降解特性，同时具有相对低廉的价格，目前已经被广泛用于生物降解领域当中，主要利用方式是作为填料与生物降解塑料共混加工。由于淀粉本身不具有热塑性，因此其一般用于PBAT塑料中加入量小于8%；当掺入比例超过8%时，会由于极性差而导致两种物质的界面作用力差，使塑料具有孔隙，力学性能差。
[0005]现有技术中一般采用水和多元醇甘油等作为增塑剂以提高淀粉填料在PBAT塑料中的掺入比例，但是该种增塑剂容易因吸水而析出，可能导致薄膜发粘；且使用该种增塑剂增塑的淀粉过于柔软，使PBAT与热塑性淀粉共混的薄膜刚性提升有限，且还存在严重的增塑剂迁移问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的主要目的在于，提供一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何在PBAT塑料中掺入较高比例的淀粉（20%~54%）和木质素（3%~32%）作为填料，既极大地降低了复合薄膜材料的成本，又使复合薄膜材料的综合性能良好，其拉伸强度≥13MPa，断裂伸长率≥350%；且复合薄膜材料不会发粘、发软，不会发生增塑剂的迁移，从而更加实用。
[0007]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的制备方法，其包括以下步骤：通过有机溶剂对木质素进行物理纯化，得到纯化木质素；向淀粉中添加马来酸酐，球磨使其反应，得改性淀粉；所述淀粉与马来酸酐的投料质量比为1：0.1~0.7；将所述纯化木质素与改性淀粉、PBAT共同造粒，得到木质素/淀粉/PBAT母粒；将所述木质素/淀粉/PBAT母粒成膜，得到木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料；以质
量百分含量计，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料由15%~60%的PBAT、20%~54%的改性淀粉和3%~32%的纯化木质素组成；所述纯化木质素与所述改性淀粉的质量比为0.1~1：1。
[0008]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0009]优选的，前述的制备方法，其中所述物理纯化具体包括以下步骤：于搅拌条件下将木质素溶解于有机溶剂中保持一定时间；所述木质素选自预水解液木质素、碱木质素和硫酸盐木质素的至少一种；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇和乙酸乙酯的至少一种；将木质素溶液进行过滤，取滤液进行旋蒸回收有机溶剂，滤液中剩下的物质即为纯化木质素。
[0010]优选的，前述的制备方法，其中所述淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、大麦淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种；接枝于所述淀粉上的马来酸酐占马来酸酐投料量的32~62%；所述改性淀粉中羟基的取代度为0.15~0.55。
[0011]优选的，前述的制备方法，其中所述改性淀粉中包括游离的马来酸酐；以木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的质量为基准，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料中游离的马来酸酐的含量为0.4~7.0%。
[0012]优选的，前述的制备方法，其中所述造粒包括将所述纯化木质素、改性淀粉干燥，与干燥的PBAT一起混炼的步骤；所述混炼采用开炼机、挤出机和密炼机中的至少一种进行；所述混炼的温度为130℃~155℃，所述混炼的时间为25~55min。
[0013]优选的，前述的制备方法，其中以质量百分含量计，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料由30%~60%的PBAT、20%~44%的改性淀粉和9%~27%的纯化木质素组成；所述纯化木质素与所述改性淀粉的质量比为0.3~1：1。
[0014]优选的，前述的制备方法，其中以质量百分含量计，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料由50%~60%的PBAT、25%~32%的改性淀粉和15%~19%的纯化木质素组成。
[0015]本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料，以质量百分含量计，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料由15%~60%的PBAT、20%~54%的改性淀粉和3%~32%的纯化木质素组成；所述改性淀粉为马来酸酐接枝淀粉，其中羟基的取代度为0.15~0.55；所述改性淀粉中包括游离的马来酸酐，以木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的质量为基准，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料中游离的马来酸酐的含量为0.4~7.0%；所述纯化木质素与所述改性淀粉的质量比为0.1~1：1；所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的拉伸强度≥13MPa，其断裂伸长率≥350%；且按照《HGT 4458
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2012 塑料 增塑剂损失的测定 活性炭法》测试表明未发生增塑剂迁移现象。
[0016]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0017]优选的，前述的木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料，其是根据前述的木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的制备方法制备的。
[0018]本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种根据前述的木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料在农用地膜、塑料袋和包装材料领域的应用。
[0019]借由上述技术方案，本专利技术提供的一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料及其制备
方法和应用至少具有下列优点：本专利技术提供的木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料及其制备方法和应用，其通过将工业木质素原料采用有机溶剂物理纯化，从其中分离出结构调控的特定木质素；由于淀粉粒子的表面具有丰富的羟基基团，本专利技术通过将淀粉通过球磨接枝马来酸酐进行改性，得到具有一定取代度且还包含部分游离的马来酸酐的改性淀粉；一方面接枝反应过程不需要添加有机溶剂，属于对环境友好的反应，且反应均匀，反应效率高，同时能最大程度避免马来酸酐水解的副反应发生；另一方面，马来酸酐能促进淀粉在PBAT中的分散，提高了淀粉与PBAT之间的界面结合力；马来酸酐与淀粉之间发生水解反应，降低了淀粉的分子量，提高了两相的相容性，且马来酸酐对共混物具有增塑作用，削弱了其分子间作用力，增加其塑性；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：通过有机溶剂对木质素进行物理纯化，得到纯化木质素；向淀粉中添加马来酸酐，球磨使其反应，得改性淀粉；所述淀粉与马来酸酐的投料质量比为1：0.1~0.7；将所述纯化木质素与改性淀粉、PBAT共同造粒，得到木质素/淀粉/PBAT母粒；将所述木质素/淀粉/PBAT母粒成膜，得到木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料；以质量百分含量计，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料由15%~60%的PBAT、20%~54%的改性淀粉和3%~32%的纯化木质素组成；所述纯化木质素与所述改性淀粉的质量比为0.1~1：1。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述物理纯化具体包括以下步骤：于搅拌条件下将木质素溶解于有机溶剂中保持一定时间；所述木质素选自预水解液木质素、碱木质素和硫酸盐木质素的至少一种；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇和乙酸乙酯的至少一种；将木质素溶液进行过滤，取滤液进行旋蒸回收有机溶剂，滤液中剩下的物质即为纯化木质素。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、大麦淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉和马铃薯淀粉中的至少一种；接枝于所述淀粉上的马来酸酐占马来酸酐投料量的32~62%；所述改性淀粉中羟基的取代度为0.15~0.55。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性淀粉中包括游离的马来酸酐；以木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料的质量为基准，所述木质素/淀粉/PBAT复合薄膜材料中游离的马来酸酐的含量为0.4~7.0%。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造粒包括将所述纯化木质素、改性淀粉干燥，与干燥的PBAT一起混炼的步骤；所述混炼采用开炼机、挤出机和密炼机...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁同琦，孙润仓，于世新，王昊辉，周思杰，熊绍俊，朱晨杰，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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