[发明专利]一种纤维素基环保塑料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素基环保塑料的制备方法，将聚乙烯醇加入去离子水中，加热并持续搅拌，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌，得到甘油溶液；将聚乙烯醇溶液和甘油溶液进行混合，然后搅拌得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油溶液；在常温下，将纸张浸渍在聚乙烯醇/甘油溶液中，浸渍结束后，得到纤维素复合薄膜；将纤维素复合薄膜垂直悬空静置后，用双面辊夹住纤维素复合薄膜，在设定滚动压力下由上至下滚动若干次，随后将纤维素复合薄膜在基板上铺平，烘干，得到纤维素基环保塑料。本发明能够获得具有高透明度、良好力学性能和生物可降解性能的纤维素基塑料，缓解资源压力与环境污染问题，促进纤维素的资源化转化利用。

技术领域

本发明属于纤维素基功能材料领域，具体涉及一种纤维素基环保塑料的制备方法。

背景技术

目前全球环境问题日益严峻，塑料作为应用最多的一种包装材料，因在自然环境下难以分解，故终将被市场淘汰。然而，可降解包装材料，凭借其天然环保优势，正在成为企业争相研究和开发的对象。

纤维素因其具有良好的可降解性、生物相容性及原料来源广泛性，成为制备生物可降解材料的首选原料。纤维素来自于植物中最重要的骨架部分，是一种几乎用之不尽取之不竭的原材料来源，年产量约为1.5万亿吨。在自然界中，纤维素不是作为分离的单个分子出现的，而是以纤维素链形成纤维的组合物被发现的。大约36条纤维素分子链组装在一起形成基元原纤维，这些纤维聚集成更大的微纤维和微纤维带。在微纤维中，分子上的多个羟基彼此形成氢键，并且牢固地保持在一起有助于它们的高拉伸强度。在这些原纤维内部，由于纤维素具有的超分子结构，存在纤维素链以高度有序结构排列的区域和无序排列的区域。过去的研究中人们通常采用纤维或纳米纤维素颗粒与聚合物掺杂以制备新型材料，但纤维素与其他聚合物的有效相容性及力学增强效率仍是需要解决的科学难题。

使用纤维素制备的透明纤维素薄膜按照光学性质主要分为低雾度透明纤维素薄膜和高雾度透明纤维素薄膜。低雾度纤维素薄膜采用碱/尿素体系溶解纤维素获得再生纤维素，纤维素的快速溶解是由于溶剂分子和纤维素大分子之间在低温下通过形成新的氢键网络而动态自组装过程的结果，使用再生纤维素制备的薄膜具有高的透光率。但是纤维素材料存在易吸水、强度低、韧性差等不足，因此使用纳米级的纤维素纤维也是制备透明纤维素薄膜的有效途径，包括以NFC、CNC、CNF制备的纳米纤维素薄膜。采用剥离-溶解策略获得的RCF进一步制备的透明纤维素薄膜有好的透光率和雾度。将NFC填充到由木质纤维构成的纤维随机网络中制备高透明纤维素薄膜，薄膜内大尺寸纤维用于增加光散射性能。

综上所述，现有透明纤维素的制备效率较低、使用纳米纤维素成本高、粗糙度不易满足期间要求等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素基环保塑料的制备方法，以克服传统塑料主要来源于日益枯竭的石油资源以及废弃后不可降解造成的严重环境污染等问题，本发明能够获得具有高透明度、良好力学性能和生物可降解性能的纤维素基塑料，缓解资源压力与环境污染问题，促进纤维素的资源化转化利用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维素基环保塑料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚乙烯醇加入去离子水中，加热并持续搅拌，冷却后得到聚乙烯醇溶液；将丙三醇加入去离子水中并持续搅拌，得到甘油溶液；

步骤二：将上述得到的聚乙烯醇溶液和甘油溶液进行混合，然后搅拌得到混合均匀的聚乙烯醇/甘油溶液；

步骤三：在常温下，将纸张浸渍在聚乙烯醇/甘油溶液中，浸渍结束后，得到纤维素复合薄膜；

步骤四：将纤维素复合薄膜垂直悬空静置后，用双面辊夹住纤维素复合薄膜，在设定滚动压力下由上至下滚动若干次，随后将纤维素复合薄膜在基板上铺平，烘干，得到纤维素基环保塑料。

进一步地，步骤一中将聚乙烯醇加入去离子水中，加热至85～95℃并持续搅拌2～4h。