CN113336873A - 一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法 - Google Patents

一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113336873A
CN113336873A CN202110628912.3A CN202110628912A CN113336873A CN 113336873 A CN113336873 A CN 113336873A CN 202110628912 A CN202110628912 A CN 202110628912A CN 113336873 A CN113336873 A CN 113336873A
Authority
CN
China
Prior art keywords
xylan
preparation
film material
oxidized
deionized water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110628912.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113336873B (zh
Inventor
彭锋
饶俊
吕子文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Forestry University
Original Assignee
Beijing Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Forestry University filed Critical Beijing Forestry University
Priority to CN202110628912.3A priority Critical patent/CN113336873B/zh
Publication of CN113336873A publication Critical patent/CN113336873A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113336873B publication Critical patent/CN113336873B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0057—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Xylans, i.e. xylosaccharide, e.g. arabinoxylan, arabinofuronan, pentosans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Xylans, e.g. rhodymenans; Hemicellulose; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/14—Hemicellulose; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及制浆工业副产物木聚糖的利用，具体涉及一种可降解同时具有高透明度和较好力学性能的木聚糖膜材料的制备方法，包括以下两个步骤：①利用高碘酸钠邻位选择性氧化的特性制备出不同氧化度的水溶性木聚糖衍生物；②通过浇筑法构筑出具有不同性能的木聚糖膜材料。本发明针对现有技术和理论的不足，主要是工业副产物木聚糖的高值化利用，提出了一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法。通过内增塑即化学改性的方法解决了木聚糖溶解成膜性能差、力学强度低等缺陷。为木聚糖在功能材料的制备尤其是膜材料的制备提供新的思路和方法。

Description

一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法
技术领域
本发明涉及制浆工业副产物木聚糖的利用，具体涉及一种可降解同时具有高透明度和较好力学性能的木聚糖膜材料的制备。
背景技术
现阶段石油基塑料包装材料使用会继续逐年上升，且再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。因此，2020年初国家“限塑令”再度升级，部分省份明确禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用。寻求满足消费需求的绿色环保塑料替代传统塑料意义深远，契合国家“绿色发展”的重大战略。开发和制备可降解的生物质基塑料替代传统合成高分子塑料已引起科学家的广泛关注；其中，以农林生物质组分制备可降解的生物质基塑料成为研究的热点，尤其是以纤维素和木质素为代表的的生物质基塑料已实现规模化生产与应用。
和纤维素不同，木聚糖类半纤维素分离纯化过程复杂，木聚糖类半纤维素塑料制品制备工艺流程相对繁琐，木聚糖分子内氢键结合强度大导致了其成膜性能极差且强度低韧性差；与此同时，多羟基的亲水表面使半纤维素在潮湿的环境下极易吸水导致材料结构被破坏。这是长期制约木聚糖类半纤维素材料工业化应用的主要瓶颈。当前溶解浆和黏胶纤维工业产生大量的工业副产物半纤维素，其高值化利用问题严重影响产业发展，是企业亟待解决的问题之一。木聚糖类半纤维素的利用研究对农林生物质细胞壁全组分利用、减少环境污染、提高制浆造纸产业的经济效益，同时替代石油基产品，具有理论和实际意义。利用纯木聚糖构筑具有柔韧性和视觉美感的薄膜材料用于替代传统的石油基包装膜材料的研究尚未有报道。因此，本专利以溶解浆和黏胶纤维厂生产过程中产生的副产物木聚糖类半纤维素为原料，利用高碘酸钠选择性氧化的特性对木聚糖进行氧化改性，制备了具有水溶性的木聚糖，通过浇筑-流延的方法获得了力学性能优异且透明度较高的木聚糖膜材料。通过改变反应条件对木聚糖氧化度的进行调控从而实现了木聚糖膜材料理化性质的调控。
发明内容
本发明针对现有技术和理论的不足，主要是工业副产物木聚糖的高值化利用，提出了一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法。通过内增塑即化学改性的方法解决了木聚糖溶解成膜性能差、力学强度低等缺陷。
附图说明
图1木聚糖改性及膜材料的制备流程图
图2为本发明实施例中木聚糖和氧化木聚糖的红外光谱图
图3为本发明实施例中木聚糖和氧化木聚糖的XRD谱图
图4为本发明实施例中木聚糖膜材料的SEM图
图5为本发明实施例中不同氧化度木聚糖膜材料的力学拉伸图
图6为实施案例2中木聚糖膜材料降解过程，45h即可完全降解
具体实施方式
实施例1
以木聚糖为原料，利用高碘酸钠对木聚糖进行化学改性制备出具有水溶性的木聚糖衍生物；然后，通过浇筑-流延成膜的方式制备出力学性能优异且具有较高透明度的木聚糖膜材料，具体的膜材料制备步骤如下：
(1)准确称取木聚糖3.3g溶于100mL去离子水中，将4.7056g高碘酸钠(摩尔比1:1)溶解在100mL的去离子水中，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中。
(2)将上述混合溶液转移至40℃的水浴锅中，避光条件下反应6h。
(3)反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应。然后，将混合液进行透析7天除去杂质。将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖。
(4)称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥一周，即可得到木聚糖膜材料。
实施例2
(1)准确称取木聚糖3.3g溶于100mL去离子水中，将7.0584g高碘酸钠(摩尔比1:1.5)溶解在100mL的去离子水中，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中。
(2)将上述混合溶液转移至40℃的水浴锅中，避光条件下反应6h。
(3)反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应。然后，将混合液进行透析7天除去杂质。将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖。
(4)称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥一周，即可得到木聚糖膜材料。
实施例3
(1)准确称取木聚糖3.3g溶于100mL去离子水中，将9.4412g高碘酸钠(摩尔比1:2)溶解在100mL的去离子水中，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中。
(2)将上述混合溶液转移至40℃的水浴锅中，避光条件下反应3h。
(3)反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应。然后，将混合液进行透析7天除去杂质。将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖。
(4)称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，室温干燥一周，即可得到木聚糖膜材料。

Claims (4)

1.一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1,准确称取一定量木聚糖分散在去离子水中，将一定量的高碘酸钠溶解在去离子水后，然后逐滴滴加到木聚糖的分散液中；
步骤2，将上述混合溶液转移至水浴锅中，避光条件下反应一定的时间；
步骤3，反应结束后，量取10mL的乙二醇加入上述反应混合液用于终止反应；然后，将混合液进行透析7天除去杂质；将透析之后的溶液进行浓缩、冷冻干燥即可得到氧化木聚糖；
步骤4，称取一定量的步骤3获得的氧化木聚糖重新分散到去离子水中，将氧化木聚糖水溶液浇筑到直径为6cm的聚四氟乙烯模具中，干燥，即可得到木聚糖膜材料。
2.根据权利要求1所述的木聚糖膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1，称取的3.3g木聚糖分散在100mL的去离子水中，高碘酸钠与木聚糖的摩尔比为1～2，将称取高碘酸钠溶解在100mL的去离子水后，逐滴加入木聚糖的分散液中。
3.根据权利要求1所述的木聚糖膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2，水浴锅的温度范围是30～60℃，反应时间为3～12h。
4.根据权利要求1所述的木聚糖膜材料的制备方法，其特征在于，步骤4，氧化木聚糖的水溶液需要在恒温恒湿的条件下进行干燥成膜；具体的温度湿度条件为30℃、50％。
CN202110628912.3A 2021-06-03 2021-06-03 一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法 Active CN113336873B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110628912.3A CN113336873B (zh) 2021-06-03 2021-06-03 一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110628912.3A CN113336873B (zh) 2021-06-03 2021-06-03 一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113336873A true CN113336873A (zh) 2021-09-03
CN113336873B CN113336873B (zh) 2022-11-22

Family

ID=77474297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110628912.3A Active CN113336873B (zh) 2021-06-03 2021-06-03 一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113336873B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114369176A (zh) * 2022-01-24 2022-04-19 北京林业大学 一种木聚糖纳米晶及其制备方法
CN115558439A (zh) * 2022-10-11 2023-01-03 广西至善新材料科技有限公司 一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用
CN116277346A (zh) * 2023-03-07 2023-06-23 南京林业大学 一种高强度透明木膜及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102775647A (zh) * 2012-07-30 2012-11-14 昆明理工大学 一种半纤维素基可食膜的制备方法
CN102911292A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 桂林理工大学 一种氧化蔗渣木聚糖的制备方法
CN103435856A (zh) * 2013-08-20 2013-12-11 华南理工大学 一种环保内增塑半纤维素膜及其制备方法
CN109081930A (zh) * 2018-07-09 2018-12-25 北京林业大学 一种基于半纤维素和壳聚糖的功能性可食性膜及其制备方法
CN109942847A (zh) * 2019-02-15 2019-06-28 北京林业大学 一种具有高柔韧性和机械强度的半纤维素/壳聚糖基复合膜及其制备方法
CN111820213A (zh) * 2020-07-28 2020-10-27 仲恺农业工程学院 一种生物基缓控释农药液态地膜及其制备方法和应用
CN112795038A (zh) * 2021-01-06 2021-05-14 仲恺农业工程学院 一种柔性生物基薄膜材料的制备方法及其产品

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102775647A (zh) * 2012-07-30 2012-11-14 昆明理工大学 一种半纤维素基可食膜的制备方法
CN102911292A (zh) * 2012-10-30 2013-02-06 桂林理工大学 一种氧化蔗渣木聚糖的制备方法
CN103435856A (zh) * 2013-08-20 2013-12-11 华南理工大学 一种环保内增塑半纤维素膜及其制备方法
CN109081930A (zh) * 2018-07-09 2018-12-25 北京林业大学 一种基于半纤维素和壳聚糖的功能性可食性膜及其制备方法
CN109942847A (zh) * 2019-02-15 2019-06-28 北京林业大学 一种具有高柔韧性和机械强度的半纤维素/壳聚糖基复合膜及其制备方法
CN111820213A (zh) * 2020-07-28 2020-10-27 仲恺农业工程学院 一种生物基缓控释农药液态地膜及其制备方法和应用
CN112795038A (zh) * 2021-01-06 2021-05-14 仲恺农业工程学院 一种柔性生物基薄膜材料的制备方法及其产品

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUN RAO等: ""Constructing a Novel Xylan-Based Film with Flexibility,"", 《BIOMACROMOLECULES》 *
彭锋等: ""木聚糖衍生物及膜材料研究进展"", 《林业工程学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114369176A (zh) * 2022-01-24 2022-04-19 北京林业大学 一种木聚糖纳米晶及其制备方法
CN115558439A (zh) * 2022-10-11 2023-01-03 广西至善新材料科技有限公司 一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用
CN115558439B (zh) * 2022-10-11 2023-10-24 广西至善新材料科技有限公司 一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用
CN116277346A (zh) * 2023-03-07 2023-06-23 南京林业大学 一种高强度透明木膜及其制备方法
CN116277346B (zh) * 2023-03-07 2024-02-06 南京林业大学 一种高强度透明木膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113336873B (zh) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113336873B (zh) 一种绿色可降解高透明度木聚糖膜材料的制备方法
CN101831262B (zh) 特种玉米生物基质胶粘剂及其制备方法
CN110343292A (zh) 一种纤维素纳米纤维／埃洛石纳米管增强淀粉膜及其制备方法
CN104893212A (zh) 一种透气全降解塑料薄膜及其制作方法
CN104893207A (zh) 一种聚乙烯醇/玉米淀粉复合的全降解塑料薄膜及其制作方法
CN101831001B (zh) 一种魔芋葡甘聚糖醋酸酯热塑材料的制备方法
CN1583797A (zh) 高取代度的乙酰化淀粉（醋酸淀粉）的制造方法
CN115044106B (zh) 一种抗紫外高强度淀粉纳米复合膜的制备方法
CN104893211A (zh) 一种聚乙烯醇/大豆蛋白粉复合的全降解塑料薄膜及其制作方法
CN109134947A (zh) 一种纸塑袋的可降解塑料层材料
CN112920439A (zh) 一种玉米全粉可降解塑料薄膜及其制备方法
CN114437524A (zh) 一种甘蔗纤维素基可降解复合材料的制备方法
CN107698784A (zh) 一种双醛纳米纤维素与壳聚糖复合膜的制备方法
CN110904528B (zh) 一种碳纳米管改性涤纶纤维的制备方法
CN1039232C (zh) 一种十二烯丁二酸酐修饰淀粉的制备方法
CN112759982A (zh) 一种pva/cnc复合涂料及其制备方法与应用
CN110041567A (zh) 一种木质纤维素—淀粉可降解塑料及其制备方法
CN104893206A (zh) 一种耐水耐高温全降解塑料薄膜及其制作方法
CN115466414B (zh) 一种半纤维素基塑料的制备方法
CN114573718B (zh) 木质纤维素的改性及应用
CN112341553B (zh) 一种低灰分纤维级聚乙烯醇的制备方法
CN115490897B (zh) 一种高强度魔芋粉复合膜及其制备方法
CN103131082A (zh) 一种新能源汽车电池槽体专用聚丙烯复合材料及其制备方法
CN109651833B (zh) 一种全降解型快递包装袋的制备方法
CN117209855A (zh) 一种氨气响应型多功能的纤维素纳米晶及其制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant