[发明专利]一种利用水稻秸秆制备纤维素复合膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及农作物秸秆利用领域，具体涉及一种利用水稻秸秆制备纤维素复合膜的方法。

背景技术

我国是主要的水稻生产国家，每年产生大量的水稻秸秆，大部分的水稻秸秆被随意丢弃和焚烧，造成极大的环境污染，影响农民的生活质量，也造成资源的极大浪费。如何解决农村随意丢弃、焚烧水稻秸秆带来的环境问题、提高农民生活质量，已成为新农村建设的一项重要课题。

水稻秸秆中纤维素含量约占稻秆干重的30～50％，从水稻秸秆中提取的秸秆纤维素是生产清洁能源和精细化工品的天然原料，开发一种利用水稻秸秆作为原料制备秸秆纤维素膜的环保型新方法，可为水稻秸秆纤维素再生及其利用提供广阔的应用前景。

目前纤维素溶剂有氯化锂/甲基乙酰胺、硫氰酸胺/液氨、多聚甲醛/甲基亚砜、NaOH/尿素等多个体系，而NaOH和尿素结合可快速溶解纤维素。现有的纤维素溶解体系多具有毒性和挥发性，并存在不易回收、成本过高和污染环境等缺点，限制了纤维素在工业生产方面的应用。近年来，离子液体作为一类绿色溶剂，因无毒、回收简单、良好热稳定性和不挥发性，在纤维素材料再生及其利用方面被认为具有广阔的应用前景。

申请号为201210227745.2的中国专利公开了一种利用水稻秸秆作为原料制备秸秆纤维素膜的方法，采用离子液体溶解秸秆纤维素制备纤维素膜，一定程度上减少了环境污染，但是，在预处理的过程中，还是使用了强酸和强碱，并产生大量废水，给环境带来一定压力。且预处理过程使纤维素的结构产生一定变化，影响纤维膜的性能。申请号为201310272176.8的中国专利，公开了一种农作物秸秆制备再生纤维素复合膜的方法，具有良好的力学性能和生物可降解性。但是采用传统的碱液、尿素水溶液溶解纤维素，产生大量废水，给环境带来一定压力。且复合膜的性能也有待提高。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种利用水稻秸秆制备纤维素复合膜的方法，先利用乙醇水溶液进行预处理，然后采用离子液体溶解纤维素并加入玉米淀粉和聚乙烯醇，最后制模得到纤维素复合膜。整个过程无污染物排放，不会造成环境污染，且纤维素利用率比较高，制得的复合膜具有较好的力学性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用水稻秸秆制备纤维素复合膜的方法，包括以下步骤：

S1.秸秆预处理:

将水稻秸秆洗净切碎成2～5cm长的短茎，然后加入乙醇水溶液中预处理0.5～3h,处理温度为150～200℃，然后干燥；

S2.纤维素溶解：

将1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体在90℃条件下完全融化，然后加入预处理后的水稻秸秆，继续加热并保温溶解，最后离心除去未溶解的水稻秸秆得到纤维素离子液体溶液；

S3.混合溶液制备：

向制得的纤维素离子液体溶液加入聚乙烯醇、玉米淀粉和甘油混合得到混合溶液；

S4.制模：

将混合溶液置于洁净玻璃板上，用涂布机涂覆成膜；降温后用去离子水浸泡6～10h，然后干燥得到纤维素复合膜。

优选的，步骤S1中，所述乙醇水溶液中乙醇浓度为50～70％。

优选的，步骤S1中，所述预处理过程的浴比为1:6～12。

优选的，步骤S2中，保温溶解的温度为85～98℃。

优选的，步骤S2中，保温溶解的时间为4～10h。

优选的，步骤S2中，采用微波加热，所述微波加热是在控制微波功率200～500W/L的条件下进行微波处理20min～2h。

优选的，步骤S2中，预处理后的水稻秸秆与1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体的浴比为1:6～10。

优选的，步骤S3中，加入的聚乙烯醇、玉米淀粉和甘油的重量分别占预处理后水稻秸秆的0.1～2％、1～10％和1～5％。

优选的，步骤S3中，将入的聚乙烯醇和玉米淀粉的重量分别占预处理后水稻秸秆的1％、5％和3％。

优选的，步骤S4中，在40℃下干燥处理4h得到纤维素膜。。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的利用水稻秸秆制备纤维素复合膜的方法，先利用乙醇水溶液进行预处理，然后采用离子液体溶解纤维素并加入玉米淀粉、聚乙烯醇和甘油，最后制模得到纤维素复合膜。整个过程无污染物排放，不会造成环境污染，且纤维素利用率比较高，制得的复合膜具有较好的力学性能。