一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜及其制备方法。所述方法将单宁、醋酸纤维素进行有机结合，先制备醋酸纤维素

【技术实现步骤摘要】
一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于薄膜领域，具体涉及一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]现今，石油基塑料包装材料的废弃物给自然生态环境与人类生产生活带来了较为严重的影响。如塑料薄膜即使在地下掩埋也难以自然降解，这大大影响土壤的通透性，阻碍农作物与植被的生长；当焚烧废弃塑料薄膜时，所产生的有害气体会对环境造成严重的空气污染，是全球变暖和废弃塑料薄膜造成的环境污染等环境问题的一个重要原因。同时，石油作为不可再生资源因塑料包装的大量使用将会面临枯竭。随着人类的环保意识和资源危机意识的增强，人们要求生产综合性能优异且具有生物降解性的塑料薄膜。
[0003]故基于此，提出本专利技术技术方案。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜及其制备方法。
[0005]本专利技术的方案是提供一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0006](I)制备醋酸纤维素
‑
己内酯
[0007](I
‑
1)将醋酸纤维素和己内酯混合搅拌，得到第一混合液；
[0008](I
‑
2)将磷酸二苯基酯与己内酯混合溶解，得到催化剂溶液；
[0009](I
‑
3)将所述催化剂溶液添加至所述第一混合液进行反应，完成后得到第二混合液；
[0010](II)制备单宁
‑
醋酸纤维素
‑
己内酯
[0011](II
‑
1)将单宁与己内酯搅拌混合，并加入磷酸二苯基酯，得到第三混合液；
[0012](II
‑
2)将所述第二混合液添加至所述第三混合液进行反应，完成后添加甲醇与丙酮的混合溶液，再抽滤除杂，得到第四混合溶液；
[0013](II
‑
3)将所述第四混合溶液倒入模具中室温成膜，即得到所述生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜。
[0014]优选地，步骤(I
‑
1)中，将醋酸纤维素和己内酯在75～80℃、150～200r/min条件下混合搅拌25～30min，得到第一混合液。
[0015]优选地，步骤(I
‑
3)中，将所述催化剂溶液添加至所述第一混合液，在75～80℃条件下反应10～15min，完成后得到第二混合液。
[0016]优选地，步骤(I)中，所述醋酸纤维素与所述磷酸二苯基酯的质量比为3.24:0.32。
[0017]优选地，步骤(II
‑
1)中，将单宁与己内酯混合，在75～80℃、150～200r/min条件下搅拌25～30min，再加入磷酸二苯基酯，得到第三混合液。
[0018]优选地，步骤(II
‑
2)中，将所述第二混合液添加至所述第三混合液，在75～80℃条件下反应1h，完成后添加甲醇与丙酮的混合溶液，分两次抽滤除杂，得到第四混合溶液。
[0019]优选地，步骤(II)中，所述单宁与所述磷酸二苯基酯的质量比为1.5:0.15。
[0020]需要强调的是，本专利技术对催化温度进行了研究发现在90℃条件下有可能会产生回咬、酯交换等副反应，这表明在90℃条件下的聚合并不可控。虽然升高反应温度虽然对单体的转化率略有提高，但是会产生不必要的副反应，引起分子量分布显著增加。因此75～80℃是比较适宜的反应温度，故被用作聚合的反应温度。使用磷酸二苯基酯催化己内酯进行开环聚合适宜的反应温度为75～80℃，磷酸二苯基酯回收处理后的干燥温度为40℃，均远低于其分解温度。这也表明磷酸二苯基酯在催化己内酯开环聚合的反应过程中和后续处理条件下具有很高的稳定性。
[0021]基于相同的技术构思，本专利技术的再一方案是提供一种由上述方法制备得到的生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜。
[0022]为了便于理解本专利技术，对本专利技术所用的原料及作用进行说明：
[0023]本专利技术将醋酸纤维素作为生物降解性塑料薄膜的主要原料。其中合成醋酸纤维素的原料为纤维素，而纤维素作为地球上存在最丰富的生物量资源木材的主要成分而被人们所熟知，木材是可以通过适当的人为管理进行再生产的资源，且由于树木通过光合作用固定了碳，因此通过使用木材可以实现碳中和。另外，纤维素是非可食资源，在不与食物竞争方面也很有利用价值。但是纤维素在分子内及分子间形成牢固的氢键，结晶度高，因此缺乏热塑性，加工困难。而醋酸纤维素与纤维素相比，加工性有所提高，但用作塑料时热塑性依然不足。
[0024]为了提高强度等，还添加单宁进行共聚。单宁是广泛存在于植物体内的多酚类物质，产量仅次于纤维素和木质素，是重要的林业副产品。单宁具有良好的生物相容性好、有较强的清除自由基能力和紫外光吸收能力、抗菌等生物活性，可以提高聚合物的热稳定性、赋予聚合物材料抗氧化性、抗菌性和抗紫外光能力。本专利技术所用的单宁为缩合单宁，原因是缩合单宁的性价比更高、来源更为广泛，特别是在葡萄皮、树皮等农林剩余物中含量尤其丰富，对于拓展农林剩余物应用范围具有现实性意义，此外，缩合单宁价格低廉，经济上更具可行性。
[0025]通常情况下，环状酯开环聚合的催化剂多使用Sn、Al和Zn等催化剂，特别是经常使用乙基己酸锡。但由于环境负荷大，担心残留金属的毒性、生成物的利用受到限制、且从防止作为有限资源金属枯竭的观点出发，专利技术人选用不含金属的有机分子催化剂。但是大多数有机分子催化剂为强酸，存在副反应和分子量分布难以控制等问题。因此，本专利技术在进行接枝共聚时，以含有弱酸二苯基磷酸的有机磷酸作为己内酯的本体开环聚合催化剂(磷酸二苯基酯)，有机磷酸可以同时活化单体和生长链末端，在弱酸温和条件下能有效催化开环聚合，并具有毒性小、催化剂寿命长、化学稳定性好等优点。另外，磷酸二苯基酯可以同时作为催化剂和引发剂，在反应过程中作为链末端存在于聚合物中，避免了通过后处理从聚合物中除去游离催化剂的步骤，以二型醋酸纤维素的羟基和单宁活性较高的A环羟基为起点，进行己内酯的接枝开环聚合。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术所述的生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜的制备方法，将单宁、醋酸纤维素
进行有机结合，单宁具有较好的抗紫外性能及分子结构刚性，但其羟基较多耐水性较差，采用醋酸纤维素与单宁在磷酸二苯酯作用下进行接枝聚合，能够提高单宁基薄膜的耐水性及强度，其次加入单宁接枝后有效降低了醋酸纤维素的刚性，进一步提高了单宁基醋酸纤维素薄膜的韧性，最终使塑料薄膜具有优异的综合性能。
[0028]另外，本专利技术的原材料可再生可降解，用其制备的生物基薄膜可减少石化资源的浪费、二氧化碳的排放和环境的污染，并提高树皮下脚料，维管植物纤维素等的利用率，且制备工艺简单、易控。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(I)制备醋酸纤维素
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己内酯(I
‑
1)将醋酸纤维素和己内酯混合搅拌，得到第一混合液；(I
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2)将磷酸二苯基酯与己内酯混合溶解，得到催化剂溶液；(I
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3)将所述催化剂溶液添加至所述第一混合液进行反应，完成后得到第二混合液；(II)制备单宁
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醋酸纤维素
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己内酯(II
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1)将单宁与己内酯搅拌混合，并加入磷酸二苯基酯，得到第三混合液；(II
‑
2)将所述第二混合液添加至所述第三混合液进行反应，完成后添加甲醇与丙酮的混合溶液，再抽滤除杂，得到第四混合溶液；(II
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3)将所述第四混合溶液倒入模具中室温成膜，即得到所述生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜。2.根据权利要求1所述生物质单宁/醋酸纤维素塑料薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(I
‑
1)中，将醋酸纤维素和己内酯在75～80℃、150～200r/min条件下混合搅拌25～30min，得到第一混合液。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，周云霞，周晓剑，杜官本，贾永波，许颖，王炜聪，
申请(专利权)人：西南林业大学，
类型：发明
国别省市：