一种微晶纤维素的改性方法、复合包装膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微晶纤维素的改性方法、复合包装膜及制备方法，包括：多巴胺盐酸盐、尿素或三聚氰胺与微晶纤维素在Tris

【技术实现步骤摘要】
一种微晶纤维素的改性方法、复合包装膜及制备方法


[0001]本专利技术属于新材料技术/资源与环境
，具体涉及一种微晶纤维素的改性方法、复合包装膜及制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，传统石油基塑料包装膜使用废弃后被大量的焚烧或填埋处理，引发了水质恶化、空气污染及土壤板结等一系列环境问题。聚乳酸(PLA)是将植物淀粉发酵所得的乳酸经聚合加工而获得的一种完全自然循环型的可生物降解材料，是取代石油基塑料包装的理想选择。然而，PLA为线型聚合物，制得的薄膜材料脆性较高、抗冲击性较差，大大限制了其应用范围。为此，学者围绕PLA薄膜开展了共聚、共混、纳米复合等多种角度的改性研究以弥补其不足，但这类改性手段普遍制膜成本较高、配方复杂，且引入的大部分填料成分(如：PBS、PCL、PBAT)属于难降解的聚合物分子，严重影响了薄膜的生物降解性能。据报道，利用纤维素作为PLA基复合薄膜增强材料的研究已成为热点。
[0003]微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC)是一种由纤维素衍生出来的天然高分子量聚合物，呈白色、无味的结晶粉末，颗粒大小一般约为2～80μm。MCC分子是由重复的葡萄糖基通过β型糖苷键连接而成，结构规整。葡萄糖基上的三个
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OH易于形成氢键，从而决定了MCC具有较高的取向度和结晶度。大量研究证实，MCC作为一种天然纤维素晶体，具有来源广泛、高强度、高模量、可降解、低碳足迹和优异的力学性能等优点，可以作为复合材料的增强剂改善材料性能。然而，目前微晶纤维素增强聚乳酸复合薄膜的研究和实际应用仍面临重重困难：一方面，微晶纤维素粒子的易团聚问题一直限制着PLA基复合薄膜的高效稳定制备；另一方面，亲水性的微晶纤维素与疏水性的PLA两相不相容，导致界面粘结作用差，制约了膜材的力学性能。
[0004]因此，在微晶纤维素增强聚乳酸复合包装膜的制备过程中，应重点解决微晶纤维素粒子易团聚、与PLA界面相容性差的问题，同时，PLA基复合包装膜制备方法的探索需要将低碳环保的理念贯穿于其中。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术的目的是提供一种微晶纤维素的改性方法、复合包装膜及制备方法，结合仿生思想改性微晶纤维素，利用改性的微晶纤维素增强聚乳酸复合包装膜的制备方法，所得产品低碳环保、两相相容性高、力学性能优良，在食品保鲜和物流运输等领域具有巨大优势。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种微晶纤维素的改性方法，包括：
[0008]步骤一：多巴胺盐酸盐、尿素或三聚氰胺与微晶纤维素在Tris
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HCl缓冲溶液或去离子水中溶解，在可见光照或紫外光照条件下反应2～24h制得修饰溶液；
[0009]步骤二：十八胺、十二胺或KH
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550溶解于乙醇中制得疏水改性溶液，将修饰溶液加
入到疏水改性溶液中或将修饰溶液中的微晶纤维素分离后加入到疏水改性溶液中，在可见光照或紫外光照条件下反应2～24h，即得疏水改性的微晶纤维素。
[0010]可选的，多巴胺盐酸盐、尿素或三聚氰胺与微晶纤维素的质量比例为5:1，即取用0.5gMCC时应取用0.1g上述修饰剂。
[0011]可选的，所述的疏水改性溶液的质量浓度为14.2g/L。
[0012]可选的，所述的修饰溶液和疏水改性溶液的体积比为4:1。
[0013]可选的，所述的步骤一中的微晶纤维素的尺寸为21～53μm；经疏水改性后的微晶纤维素表面带有由不同疏水改性剂提供的疏水长链，十二胺和十八胺提供的是烷基长链，KH
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550提供的是硅烷基长链。
[0014]可选的，所述的微晶纤维素的获得方法包括：
[0015]步骤一：将废旧棉织物纤维经剪裁、漂白、清洗和烘干预处理，然后置于NaOH溶液中碱煮2h，随后抽滤、洗涤和烘干；
[0016]步骤二：将碱煮后的棉纤维加入到浓度为1～4mol/L的HCl、HNO3或H2SO4溶液中，在60～80℃下搅拌1.5～4h，反应结束后，洗至中性后抽滤、干燥和过筛，即得到从棉织物中提取的微晶纤维素。
[0017]一种改性微晶纤维素，用本专利技术任一所述的微晶纤维素的改性方法制备得到。
[0018]一种复合包装膜的制备方法，包括：
[0019]取聚乳酸溶于二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中得到铸膜液，将权利要求7所述的改性微晶纤维素加到铸膜液中，即得到改性微晶纤维素增强的聚乳酸复合薄膜铸膜液，随后通过溶液浇铸的方法制备得到复合包装膜。
[0020]可选的，按质量g与体积ml比计，聚乳酸与有机溶剂的比例为1:10；改性微晶纤维素:聚乳酸的质量比例为1％、2％、3％、4％、5％或7％。
[0021]一种复合包装膜，用本专利技术所述的复合包装膜的制备方法制备得到。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023](1)本专利技术制备的改性微晶纤维素具有仿生结构，修饰剂用于材料表面处理并能够提供二次反应平台，疏水改性剂的加入使得改性后的微晶纤维素具有优秀的疏水性，能够很好的解决微晶纤维素与PLA界面相容性差的问题，使溶液体系具有更好的分散效果；
[0024](2)本专利技术制备微晶纤维素的主要原料为废旧棉织物，不仅原料来源广泛，而且价格低廉，又兼具低碳环保的特点，同时，通过本专利技术方法制备出的微晶纤维素产量高，纯度高，产品形貌好；
[0025](3)本专利技术制备出的产品为改性微晶纤维素增强的聚乳酸复合薄膜，该复合薄膜在具有可生物降解的环保特性的同时还具有优秀的力学性能，改性微晶纤维素的加入实现了复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率的同时提升，使其具有良好的可塑性，同时具有优秀的透明度、吸水性和保鲜效果；
[0026]基于上述优点，本专利技术制备的改性微晶纤维素增强的聚乳酸复合薄膜对食品保鲜，物流运输等领域的包装材料低碳化，环保化和经济化发展具有重要意义。
附图说明
[0027]图1至图3分别为未改性微晶纤维素(A)、修饰剂处理的微晶纤维素(B)和疏水改性
的微晶纤维素(B)的SEM电镜图片；
[0028]图4至6分别为改性前后MCC的宏观照片(a)、水接触角(b)以及在三氯甲烷溶液中的分散情况(c)；
[0029]图7为改性前后MCC的FT
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IR谱图；
[0030]图8至11分别为纯PLA、A/PLA、B/PLA、C/PLA的超景深照片；
[0031]图12至13为PLA、A/PLA、B/PLA和C/PLA复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分析；
[0032]图14至19分别为不同添加比例的C/PLA复合薄膜的超景深照片(从上到下依次为1％，2％，3％，4％，5％，7％)；
[0033]图20为不同添加比例的C/PLA复合薄膜的力学分析图。
具体实施方式
[0034]以下结合具体实施例和附图对本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微晶纤维素的改性方法，其特征在于，包括：步骤一：多巴胺盐酸盐、尿素或三聚氰胺与微晶纤维素在Tris
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HCl缓冲溶液或去离子水中溶解，在可见光照或紫外光照条件下反应2～24h制得修饰溶液；步骤二：十八胺、十二胺或KH
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550溶解于乙醇中制得疏水改性溶液，将修饰溶液加入到疏水改性溶液中或将修饰溶液中的微晶纤维素分离后加入到疏水改性溶液中，在可见光照或紫外光照条件下反应2～24h，即得疏水改性的微晶纤维素。2.根据权利要求1所述的微晶纤维素的改性方法，其特征在于，多巴胺盐酸盐、尿素或三聚氰胺与微晶纤维素的质量比例为5:1，即取用0.5gMCC时应取用0.1g上述修饰剂。3.根据权利要求1或2所述的微晶纤维素的改性方法，其特征在于，所述的疏水改性溶液的质量浓度为14.2g/L。4.根据权利要求1或2所述的微晶纤维素的改性方法，其特征在于，所述的修饰溶液和疏水改性溶液的体积比为4:1。5.根据权利要求1或2所述的微晶纤维素的改性方法，其特征在于，所述的步骤一中的微晶纤维素的尺寸为21～53μm；经疏水改性后的微晶纤维素表面带有由不同疏水改性剂提供的疏水长链，十二胺和十八胺提供的是烷基长链，KH
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【专利技术属性】
技术研发人员：袁文斌，李荣国，黄山，杨莉，张珊，李洁，刘子涵，
申请(专利权)人：陕西省烟草公司西安市公司物流分公司，
类型：发明
国别省市：