[发明专利]一种木质纤维素—淀粉可降解塑料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种木质纤维素—淀粉可降解塑料及制备方法，属于塑料技术领域。本发明提供的可降解塑料以木质纤维素和玉米淀粉为原料，优化加工工艺，将木质纤维素水解、氧化制成双醛纤维素，再与玉米淀粉共混制备可降解塑料，不仅克服单纯淀粉塑料力学性能和耐水性能差的缺点，同时共混制备过程中淀粉可与双醛纤维素发生交联作用，进一步强化产品性能。

技术领域

本发明涉及一种木质纤维素—淀粉可降解塑料及制备方法，属于塑料技术领域。

背景技术

可降解塑料可由自然界存在的微生物降解，具有环境保护作用，分为破坏性生物降解塑料和完全生物降解塑料。破坏性生物降解塑料是指将淀粉与不可降解树脂共混，是淀粉基可降解塑料研究的第一代产品；完全生物降解塑料分为淀粉与可降解聚酯共混材料、全淀粉（或甲壳质、纤维素）塑料两种，在使用后能实现彻底降解，是目前国内外生物降解材料开发的主流趋势。

天然淀粉分子中含有大量羟基，使其分子内和分子间形成极强的氢键，分子极性较大，可塑性差，因此必须对天然淀粉进行表面处理，以提高疏水性和其与高聚物的相容性。研究表明，加入增塑剂可以使淀粉具有可塑性，克服力学性能和耐水性能不足等缺点。增塑剂主要分为有机纤维和无机矿物两大类，而有机纤维又可分为天然纤维和合成纤维；增塑剂加入方法主要为共混、交联等。目前，大多数研究主要是将天然纤维同淀粉简单地共混，而利用交联法改性相对较少。

木质纤维素是广泛存在于自然界的绿色可再生资源，目前主要应用于食品、建材、涂料等行业，我国热带地区农产品中拥有大量的木质纤维素，原料充足且价格便宜。研究表明，木质纤维素可以增加淀粉塑料的力学性能和加工性能，提高可降解塑料的使用率，因此本专利开发一种制备木质纤维素—淀粉塑料的方法，使该塑料同时具备共混和交联改性方法的优点，能够大大降低生产成本，改良塑料性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种木质纤维素—淀粉可降解塑料及制备方法，使用预处理后被氧化的木质纤维素，降低了结晶度，增加了分子内醛基数量，提升了木质纤维素的热塑加工性能，极大的减弱了分子间和分子内氢键的作用，同时与淀粉分子的羟基键合，产生交联作用，提高了塑料的力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种木质纤维素—淀粉可降解塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）木质纤维素水解：以固液比1:1的比例将浓度为15%的氢氧化钠溶液加入木质纤维素中，浸泡30min后快速加入盐酸溶液中和，抽滤，用蒸馏水洗至pH为7.0；水洗后的木质纤维素烘干，加入60%硫酸溶液，水浴加热至45℃，恒温搅拌，反应30min后，离心，烘干，得水解木质纤维素，备用；

（2）木质纤维素氧化：取10倍量蒸馏水，水浴加热，用氢氧化钠和硫酸溶液调节pH至4.0，加入0.1~0.2倍量的NaIO₄ 、1倍量水解木质纤维素，避光恒温反应，然后加入0.5倍量的乙二醇反应，反应结束后，抽滤，用蒸馏水反复洗涤，除去未反应的NaIO₄，烘干，得氧化木质纤维素，备用；

（3）木质纤维素—淀粉塑料的制备：将1倍量氧化木质纤维素、10倍量玉米淀粉、4倍量丙三醇在高效混合机中混合；将混合后原料投入双螺杆挤出机中，塑化挤出后冷却造粒，然后用注塑机注塑，即得木质纤维素—淀粉塑料。

优选的，所述步骤（2）中所述蒸馏水加热温度为40~60℃。

优选的，所述步骤（2）中所述避光反应时间为3~5h，乙二醇反应时间为1~2h。

优选的，所述步骤（3）中所述高效混合机温度为80~100℃，时间为10~15min。

优选的，所述步骤（3）中所述双螺杆挤出机转速为100~150r/min，各区温度为90~110℃、90~110℃、80~120℃、90~120℃。