【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物可降解聚合物材料领域，具体涉及一种酯化改性木质素高含量替代聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)的酯化木质素/pbat发泡复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
2、为了解决塑料泡沫污染问题，开发生物降解发泡材料作为一种绿色解决方案正日益受到关注。生物降解发泡材料具有显著优势，其中pbat以其良好的抗冲击性能、优异的生物降解性和显著的延展性能(如“断裂伸长率”)脱颖而出。虽然pbat提供了一种有前途的生物替代品，但其熔融强度和力学性能存在局限性。幸运的是，生物降解性的优点超过了这些缺点，使pbat得以在塑料包装、生物医用材料甚至工业堆肥等各个领域找到应用。pbat泡沫作为传统非生物降解ldpe泡沫的可持续替代品正受到越来越多的关注。它不仅提供了可比较的性能，而且具有显著降低“白色污染”的潜力。然而，pbat的高成本和其在压缩性能方面的局限性阻碍了其实用性。为解决成本问题，研究人员正在探索将低成本且丰富的生物质材料作为pbat基体的填料。作为一种生物质材料，木质素提供了降低生产成本而不损害pbat固有性能和生物降解性的有前途的解决方案。
3、在生物质材料中，木质素作为一种价格低、可再生的芳香族化合物。由于其与pbat的芳香聚酯主链结构相似，因此它最适合作为pbat的填料。然而，直接将木质素添加到pbat基体中会导致与pbat基体的亲和性不佳，使得填充物含量较低，并且pbat的发泡性能较差。对木质素的活性基团进行化学修饰可以改善
4、因此，为了解决上述问题，本专利技术提供一种酯化改性木质素高含量替代聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)的酯化改性木质素/pbat发泡复合材料及其制备方法。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高含量酯化木质素/pbat发泡复合材料及其制备方法。
2、专利技术思路：pbat的韧性好，但其存在使用成本高，熔体强度低导致泡沫板材性能差等问题，通过使用生物质材料木质素来降低成本，同时由于木质素刚性结构来提高pbat泡沫板材的力学性能。如图3所示，如图3(a)所示，本专利技术通过加入引发剂，pbat与酯化木质素发生的接枝机理。首先在高温下引发剂分解产生自由基，其次从pbat和酯化木质素中抽取氢原子，形成大分子自由基，最后这些自由基发生接枝反应，形成分子链交联结构，从而为泡孔生长提供位点，增强支撑的泡孔作用，如图3(b)所示，可以使得pbat与酯化木质素复合泡沫材料具有更优异的压缩性能和弯曲性能。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了如下技术方案：
4、一种酯化木质素/pbat发泡复合材料的制备方法，其由如下重量份数的组分制成：
5、
6、其中，所述pbat包括但不限于金晖兆隆高新科技有限公司生产的牌号为的产品，德国basf公司的的产品，珠海金发生物材料有限公司生产的牌号为a400的产品和蓝山屯河科技股份有限公司生产的牌号为th801t的产品；优选地，所述pbat为蓝山屯河科技股份有限公司生产的牌号为th801t的产品。
7、其中，所述酯化木质素的重均分子量不小于3000，优选3000-8000，进一步优选3000-5000。
8、本专利技术选用甲基丙烯酸缩水甘油醚(gma)对木质素进行改性制备酯化木质素；其中，gma中存在具有活性较高的丙烯酸酯双键，可以接枝到聚合物上；同时，gma所带的环氧基团可以与木质素羧化反应，从而使得木质素分子链上带有活性较高的丙烯酸酯双键，以达到提高聚合物与木质素之间相容性的作用。
9、其中，所述的酯化木质素的制备方法如下：
10、(1)将木质素均匀分散在溶剂，搅拌，制成混合溶液；
11、(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入四丁基溴化铵、2-6-二叔丁基对甲苯酚和甲基丙烯酸缩水甘油醚反应；
12、(3)反应完成后，将步骤(2)得到的反应液多次倒入蒸馏水中反复清洗，过滤析出、冻干、研磨处理得到酯化木质素。
13、步骤(1)中，所述木质素为碱性木质素、有机溶剂木质素、造纸木质素其中的一种或者两种混合。
14、步骤(1)中，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种组合；所述的木质素与溶剂的质量比为1:5-15。
15、步骤(2)中，所述四丁基溴化铵和2-6-二叔丁基对甲苯酚添加份数为0.1-1份；所述木质素与甲基丙烯酸缩水甘油醚的质量比为1:1.2-1.5。
16、步骤(2)中，所述反应的温度为60-80℃；所述反应的时间为36-60h；所述反应在惰性气体环境下进行；优选地，在n2氛围下70℃反应48小时
17、步骤(3)中，控制蒸馏水的添加量，使蒸馏水的质量分数为木质素的10-50倍。
18、其中，所述引发剂主要是过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈等其中的一种或者两种混合，促使酯化木质素中双键与pbat发生自由基接枝反应。
19、其中，所述的抗水解剂主要是聚合型碳化二亚胺、异氰酸酯、噁唑啉等其中的一种或者两种混合，以降低pbat的水解。
20、其中，所述的高含量酯化改性木质素替代聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)可降解复合材料的制备方法包括：将干燥的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)与酯化木质素加入到高速混合机中进行搅拌10-15分钟，然后将引发剂、抗水解剂投入高速混合机中充分搅拌10-15分钟，出料待用；将得到的预混料使用双螺杆挤出机熔融混合挤出、冷却、切粒得到改性粒子；最后，将得到的改性粒子，使用超临界发泡工艺制备可降解泡沫材料。
21、其中，所述双螺杆水下切粒机的挤出温度为130℃-180℃，螺杆转速为30-100转/min。
22、其中，切粒机转速为2000-3000转/min；优选地，切粒机转速为2500转/min。
23、其中，高速混合机的使用转速是500-2000转/min；优选地，高速混合机转速为1500转/min。
24、其中，所述超临界发泡工艺为：温度90-110℃，饱和压力10-15mpa，饱压时间为0.1-25min。
25、上述方法制备得到的酯化木质素/pbat发泡复合材料也在本专利技术的保护范围之内。
26、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
27、(1)本专利技术所制备的pbat/木质素的复合材料，将pbat与酯化木质素通过双螺杆熔融自由基接枝反应制备pbat/木质素复合材料。在引发剂的作用下，由于酯化木质素与pbat分子链接枝反应过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种酯化木质素/PBAT发泡复合材料的制备方法，其特征在于，由如下重量份数的组分制成：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化木质素的重均分子质量为3000-8000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化木质素的制备方法包括：于溶剂中，将木质素、四丁基溴化铵、2,6-二叔丁基对甲苯酚和甲基丙烯酸缩水甘油醚反应所得。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种组合；优选地，所述木质素和溶剂的质量比为1:5-15。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述四丁基溴化铵与木质素的质量比为0.1-1:1；所述2,6-二叔丁基对甲苯酚添加份数为0.1-1份与木质素的质量比为0.1-1:1；所述木质素和甲基丙烯酸缩水甘油醚的质量比为1:1.2-1.5。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为60-80℃；所述反应的时间为36-60h；优选地，所述反应在惰性气体环境下进行。
<...【技术特征摘要】
1.一种酯化木质素/pbat发泡复合材料的制备方法，其特征在于，由如下重量份数的组分制成：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化木质素的重均分子质量为3000-8000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酯化木质素的制备方法包括：于溶剂中，将木质素、四丁基溴化铵、2,6-二叔丁基对甲苯酚和甲基丙烯酸缩水甘油醚反应所得。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种组合；优选地，所述木质素和溶剂的质量比为1:5-15。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述四丁基溴化铵与木质素的质量比为0.1-1:1；所述2,6-二叔丁基对甲苯酚添加份数为0.1-1份与木质素的质量比为0.1-1:1；所述木质素和甲基丙烯酸缩水甘油醚的质量比为1:1.2-1.5。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱晨杰，许红森，邵羽静文，庄伟，计磊，常智伟，李明，应汉杰，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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