[发明专利]一种甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料及其制备方法，该可生物降解塑料的制备方法包括：甲基化木质素的合成、甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料母粒合成以及甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料制备。本发明通过将甲基化木质素和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)复合制备的甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料符合完全降解塑料的要求。甲基化改性木质素与PBAT塑料基体之间的相容性很好，在60％甲基化木质素添加量时，复合材料的力学性能仍保持优异。该可生物降解塑料不添加任何塑料助剂，可实现木质素的高添加量，有效降低复合材料的制备成本，提高市场竞争力。

技术领域

本发明属于可生物降解塑料领域，具体涉及一种甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料及其制备方法。

背景技术

近年来，石油能源问题与环境污染问题正引起全社会的普遍关心。以石油为原料生产的塑料制品是造成“白色污染”的主要原因，因为这些塑料普遍是不可降解的。正是这些原因，可生物降解塑料的生产和使用越来越引起社会的关注。

PBAT是PBA与PBT的共聚物，综合了脂肪族聚酯优异的降解性能和芳香族聚酯良好的力学、热学性能，具有良好的拉伸强度和断裂伸长率。PBAT的热加工条件与低密度聚乙烯(LDPE)相似，是目前应用最好的可生物降解塑料之一。

木质素是自然界中储量最大的天然芳香化合物，具有热稳定高、可生物降解、抗紫外、抗氧化等性质。木质素作为制浆造纸与生物乙醇工业的副产物，廉价易得，但多数木质素被直接燃烧来为工厂提供能源。

将木质素与PBAT共混制备可生物降解复合材料，不仅可以降低PBAT材料的价格，还可以实现木质素的高值化利用。木质素自身较多的氢键以及与塑料基体较大的极性差，使得木质素与PBAT基体相容性不好。在工业生产中常需要加入塑料助剂，如乙酰柠檬酸三正丁酯(ATBC)、马来酸酐(MAH)等来提高相容性。尽管使用了各种塑料助剂，在与PBAT的复合中，木质素的添加量仍较少，使得最终的产品价格仍然较高。将木质素经过化学改性，在保证性能符合要求的同时，可以显著提高木质素的添加量，有效降低复合材料的价格，非常具有应用前景。

发明内容

本发明以PBAT和甲基化木质素为原料，通过混合挤出制备一种具有高木质素添加量、优异力学性能的可生物降解环保塑料，可用于垃圾袋、地膜、蔬菜大棚膜等产品的生产。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

根据本发明提出的一种甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料及其制备方法，包括以下步骤：

甲基化木质素的合成：将木质素溶解于二甲基亚砜(DMSO)中，加入碳酸铯和碳酸二甲酯(DMC)，放入反应釜密封后，进行第一反应，反应完成后，将混合物冷却至室温，使用盐酸溶液析出木质素，用去离子水清洗至中性后，经烘干、球磨得到甲基化木质素，备用；

甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料母粒合成：分别将PBAT母料、甲基化木质素在第一干燥条件下进行鼓风干燥，在高速混合机中加入已干燥好的PBAT母料、甲基化木质素，充分混合后，得到混合物料，将所得混合物料经双螺杆挤出机在第一挤出条件下挤出造粒，得到甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料母粒，备用；

甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料制备：将上述所得甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料母粒在第一热压条件下进行热压成型，制得甲基化木质素/PBAT可生物降解塑料。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现：

优选的，前述的制备方法，其中所述木质素与二甲基亚砜的比例为1:15-25(g:mL)，所述碳酸铯的添加量为木质素样品中酚羟基含量的1.5-2.5当量，所述碳酸二甲酯的添加量为木质素样品中酚羟基含量的6-10当量，所述PBAT母料与甲基化木质素的质量比为0.6-1.5:1。