[发明专利]一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明属于生物降解技术领域，涉及一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料及其制备方法。本发明通过利用季铵化试剂改性木质素使木质素带上电荷，然后再通过加入其它助剂，能够达到在PBAT基体中均匀分散的目的，从而提高各组分的相容性，使得最终薄膜材料的抗紫外辐射的能力和其他物理性能均获得提高；本发明生物降解薄膜材料主要成分为木质素和辅料，使得成本降到最低，提高了产品市场竞争力。

技术领域

本发明属于生物降解技术领域，涉及一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料及其制备方法。

背景技术

随着人们对生态环境的日益重视，生物可降解材料的发展日益迅速，市场上出现了越来越多的同质化、低性能的薄膜产品。淀粉作为天然高分子材料，因其价格低廉，再生性强，大部分生物可降解材料产品以淀粉为主要组分。然而添加淀粉的生物可降解复合材料，缺乏弹性、强度和耐热性能，一旦使用温度超过60℃极易发生变形，限制了它的应用。

而木质素是自然界中仅次于纤维素的第二大可再生生物质，广泛存在于植物体中。工业木质素主要来源于制浆造纸废液和生物质精炼产生的固体废弃物，然而其有效的商业利用率还不足10％，大部分都当作燃料，这对资源造成了极大的浪费。木质素具有良好的刚性、耐热性、以及特殊的光学性质。研究证明，木质素不仅具有优异的全波段紫外线防护作用，且细胞安全性好。将其添加到生物可降解材料中替代淀粉时，不仅能有效提升淀粉基生物可降解薄膜的力学性能，还可以赋予薄膜优异的紫外屏蔽性能。

波长290-400nm的紫外线对大多数聚合物材料是有害的，过度暴露于紫外辐射会加速材料的损伤和老化。一般的，常见用于提升材料防紫外性能的方法是添加抗紫外剂或紫外吸收剂。但这些助剂中部分带有毒性，或是不可作为食品接触使用。

中国申请文件(公开号：CN109181247)公开了一种改性木质素复合的生物降解薄膜及其制备方法，其利用偶联剂增强木质素的桥连作用，但是该方法容易导致木质素团聚，且界面相容性仍有待提高，而且作为农膜使用时会因为抗老化能力弱，导致薄膜材料快速破损。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种刚性和耐热性能好、成本低、分散性好、高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料及其制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料，所述薄膜材料包括如下质量份数的原料：50-95份PBAT、5-40份改性木质素粉末、1-10份增塑剂、0.3-1份增韧剂、0.1-0.3份润滑剂、0.2-0.5份抗氧剂。

在上述的一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料中，改性木质素粉粒径为1-10μm。粒径的大小不仅会影响后续加工吹膜的稳定性，还会影响薄膜材料对紫外的屏蔽能力，当粒径控制在1-10μm时，薄膜对紫外线具有较优良的的屏蔽能力。

在上述的一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料中，改性木质素粉末的制备方法为：在粗木质素水溶液中加入氢氧化钠并调节pH至12-13，然后升温至75-95℃，加入季铵化试剂反应4-5h，然后离心取上层液体，加入盐酸溶液并调节pH至2.5-3.5，最后经离心、水洗、烘干、破碎得改性木质素粉末。

本发明为了解决了木质素团聚严重、水溶性差的问题，通过利用季铵化试剂改性木质素使木质素带上电荷，然后再通过加入其它助剂，能够达到改性木质素在PBAT基体中均匀分散的目的，从而提高各组分之间的相容性，使得最终薄膜材料的抗紫外辐射的能力和其他物理性能均获得提高，并达到延长户外使用时间的目的。

在上述的一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料中，所述粗木质素水溶液浓度为8-15％。

在上述的一种高效屏蔽紫外的生物降解薄膜材料中，季铵化试剂为2，3-环氧丙基三甲基氯化铵和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或两种。