[发明专利]一种纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于材料化学领域，具体公开了一种纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料及其制备方法与应用。所述纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料的制备方法，包括以下步骤：制备动态共价聚合物，将动态共价聚合物和纤维素纸复合，得到纤维素纸/动态共价聚合物复合材料，然后对纤维素纸/动态共价聚合物复合材料热压处理，得到纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料。本发明使用的聚合物基体‑聚亚胺可以利用廉价的反应单体在室温下快速合成。同时聚亚胺具有良好的热加工特性、自愈合特性、化学降解性能和循环利用性能。另外只需要通过简单的浸渍、喷涂或涂布，并辅热压处理就可以把纤维素纸和聚亚胺复合，获得纤维素纸基包装材料。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料及其制备方法与应用。

背景技术

塑料是现代生活中不可或缺的合成高分子材料。其不仅具有价格低廉、轻质、高透明度、良好的力学强度等特点，而且具有优异的气体阻隔、阻水和化学稳定性高等优点。因此，大量的塑料制品被用作各中工业化产品的包装材料。据统截止2018年，全球塑料包装材料的生产量已经高达15亿吨，这占据了全球塑料总产量的40％。另外，据估计全球包装塑料的总产量在2050年将会超过25亿吨。然而，由于传统石油基塑料的不可降解性和高额的塑料回收成本，目前废弃包装塑料的回收率不足10％。大量的包装塑料废弃物被填埋在土壤中或排放于海洋中，并将在自然界中存在几百年而不被降解，从而对生态环境造成严重的威胁。尽管一些可降解生物质基塑料，例如聚乳酸(PLA)，热塑性淀粉和PHAs(聚羟基脂肪酸酯)已经投产并作为包装材料应用。但是与传统的石油基塑料相比，这些生物质基塑料依然存在生产成本高、力学性能差、韧性不足、水稳定性低和和阻气能力低等缺点。因此，需要进一步研究和开发新的高性能和低成本的生物质基包装塑料。

纤维素纸是一种由植物纤维组成的廉价生物质基材料。其不仅具有良好的力学性能、柔韧性、热稳定性和化学稳定性，而且可以完全生物降解和回收利用。然而，纤维素纸的多孔性和亲水性质却导致其无法具备包装材料所需要的高气体阻隔能力和抗水特性。另外，纤维素分子链间很强的氢键结合作用力，使得纤维素纸不具备传统塑料所具备的热熔融和塑性加工性质。尽管当前通过化学气相沉积、复合石墨烯、纸塑复合、天然聚合物涂布的方法和技术已经获得了具有替代传统塑料可能性的纤维素纸复合材料，但是这些复合材料依然生产成本高、降解性能差、抗水性能低和热加工性能差等缺点。因此，开发一种低成的技术将纤维素纸转化为生物基包装材料的技术是非常必要和有意义的。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料的制备方法，该方法把动态共价键聚合物复合在纤维素纸的多孔网络中，从而制备高性能纤维素纸基包装材料。本发明的纤维素纸基包装材料生产工艺简单、生产成本低、易于规模化生产。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法获得纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料，该塑料产品具有高强度、高模量、高气体阻隔能力、高抗水性能、高化学稳定性、可降解和可循环利用等优点。

本发明再一目的在于提供上述纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料在生物基包装材料中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料的制备方法，包括以下步骤：

制备动态共价聚合物，然后将动态共价聚合物和纤维素纸复合，得到纤维素纸/动态共价聚合物复合材料，再对所得纤维素纸/动态共价聚合物复合材料热压处理，得到纤维素纸/动态共价聚合物复合包装材料。

优选的，所述的动态共价聚合物为聚亚胺、聚腙、聚肟、聚硼酸酯、聚硅醚和聚二酮苯胺中的至少一种。