[发明专利]一种木质素基静电混纺材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种木质素基静电混纺材料的制备方法。

背景技术

木质素是一种绿色环保可再生、来源丰富价格低廉的天然高分子，储量仅次于纤维素，是天然存在的第二大类有机物，全球陆生植物每年可合成约600亿吨木质素。纸浆工业每年约可产生5000万吨工业木质素，然其中大部分木质素被以低值燃料回收利用，造成资源的浪费。提高木质素的综合利用，成为解决目前资源紧缺与环境问题的一个重要途径。

据不完全统计，全球范围内每年约有1.4亿吨石油产品被用于合成高分子的制备，同时每年都有数量庞大的工程塑料废弃物被排入环境系统中，造成环境污染。木质素基高分子材料是解决能源与环境危机的一个非常可取的手段，木质素的生物可降解与来源丰富可再生性等优势，使其被广泛的用于聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇等共混材料的制备及性能研究中。

专利(CN 101696261 A)公布了一种木质素聚氨酯的方法，该方法中运用氢氧化钠提取出有机木质素，然后进行环氧化处理，将环氧化木质素溶解于多元醇，然后与异氰酸酯原料复配制备木质素聚氨酯，降低了聚氨酯产品的生产成本。专利(CN 102093681 A)公布了一种木质素增韧聚乳酸复合材料的制备方法，该方法运用双螺杆机熔融挤出造粒制得了木质素聚乳酸符合材料，在一定程度上提高了聚乳酸材料的柔性。专利(CN 103467759 A)公布了一种木质素聚乙烯醇复合薄膜的制备方法，该方法运用甲醛、戊二醛、硼酸及马来酸干等交联剂使木质素与聚乙烯醇很好的混溶，提高了聚乙烯醇薄膜的防紫外性与机械性能。然而，通过传统涂膜法或者熔融挤压法制备的木质素基高分子材料在高木质素添加量时普遍存相分离现象，严重影响材料的性能。

静电纺丝技术是一种新型纤维制造技术，利用静电雾化作用将高分子流体分裂为微小射流，经过适当的运行距离，最终固化为纤维。静电纺丝技术可以制备出直径为1～100nm的纤维，如此小的直径范围可以提高木质素与其它高分子材料的相容性，可以解决目前木质素共混材料性能的不足。

专利(CN 101768799 A)公开了一种木质素纳米碳纤维的制备方法，该方法对木质素进行预处理后用超滤膜截留出适合纺丝的分子量范围，然后用溶剂除杂的方法除去有机溶剂不溶物，最后进行纺丝。该制备工艺中运用了大量的有机溶剂，同时工艺繁琐，不适用于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种木质素基静电混纺材料的制备方法，该方法将来源丰富、价格低廉、生物可降解的木质素通过静电混纺技术添加到高分子材料中，制备出安全无毒、绿色环保可降解的复合纤维膜材料，解决目前的资源紧缺与环境危机。该方法原料供应充足，设备要求低，制备工艺简单，易于实现工业生产，制备出的共混纺丝材料成本较低，性能优良，可以满足市场需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种木质素基静电混纺材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)从木质原料中提取木质素；

(2)将木质素进行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交联化的改性处理；

(3)将改性后的木质素与共纺材料按重量比1:1～2混合，溶解在有机溶剂中配制成溶质含量为0.1～0.4g/mL的静电纺丝液；

(4)采用静电纺丝工艺制备木质素基静电混纺材料。

步骤(1)中，所述的木质原料为甘蔗渣、松木木屑和小麦秸秆中的任意一种或几种的混合物。

步骤(1)中，所述的从木质原料中提取木质素的方法采用有机溶剂提取法、美国国标法或烧碱蒸煮法。这些方法都是本领域技术人员公知的技术。

优选采用有机溶剂提取法或烧碱蒸煮法。

所述的有机溶剂提取法为甲醇提取法、乙醇提取法或者乙二醇提取法，这也是本领域技术人员公知的技术。例如：

甲醇提取法：取10g松木木屑(或其他木质原料)，投入到100ml的高压反应釜，加入60ml甲醇，190℃高温反应2h。降至室温后用稀盐酸水溶液(pH＝2)沉淀木质素，离心回收后真空干燥，得甲醇有机型松木木质素。

乙醇提取法：取10g甘蔗渣(或其他木质原料)，投入到100ml的高压反应釜，加入60ml乙醇，190℃高温反应2h。降至室温后用稀盐酸水溶液(pH＝2)沉淀木质素，离心回收后真空干燥，得乙醇有机型甘蔗渣木质素。