CN113801339A - 一种改性木质素及其制备方法 - Google Patents

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徐丽
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Abstract

本发明公开了一种适用于PE膜袋中的改性木质素及其制备方法，其包括如下重量份数的组分：木质素100份，双氧水5‑10份，马来酸酐4‑8份，硅烷偶联剂2‑10份，乙醇5‑20份，纯水200‑1000份，将木质素经双氧水氧化后，与酸酐类酯化剂进行反应，最后与硅烷偶联剂进行反应制备改性的木质素,本发明制得的改性木质素与聚乙烯树脂、增塑剂、相容剂、润滑剂混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融挤出，得到生物基PE颗粒，再进行吹塑制袋，制得的改性木质素具有良好的力学性能，能够满足使用的要求，而且还大大的降低了原料成本，更容易推广。

Description

一种改性木质素及其制备方法
技术领域
本发明涉及木质素改性领域，尤其涉及一种改性木质素用于PE复合材料的制备方法。
背景技术
木质素是一种非结晶性、高支化三维网状含芳香环的酚类生物高分子，高等植物细胞中广泛存在木质素。自然界中，是世界储量第二位的可再生天然高分子聚物，仅次于纤维素。据估测，全球每年可产生约5×108～36×108 吨。在植物体内，木质素与纤维素、半纤维素等共同构成超分子体系，木质素粘合纤维素，增强植物体机械强度。木质素结构复杂，到目前为止，虽然还没有获知天然木质素完整的结构，但经过多年研究表明，木质素中含有较多的活性基团，如芳香基、醇羟基、羧基、甲氧基、共轭双键等，有一定的化学活性；木质素可与橡胶，塑料等材料发生接枝、交联等反应，且木质素中羟基活性基团能与橡胶中共轭双键的π电子云形成芳香氢键；甲氧基、羟基和羰基等基团中的氧原子上未共用电子对能与金属离子以配位键的方式形成木质素-金属螯合物，并利用木质素分子的反应活性构筑交联网络结构，从而使木质素起到补强增塑的作用。
然而，在加工过程中，大多数加工过程都是以直接加入与原料共混，或先与原料进行预混后再进行加工，但木质素具有不易分散，且易团聚等缺点，因此补强效果有待提高。另一方面，粉状填料易漂浮，给操作环境带来污染。
将造纸废液提取出的木质素进行改性后与PE树脂共混改性，制备出的薄膜产品仍然具有良好的力学性能和抗冲击性能，可以达到使用的要求，而且改性木质素的使用还可以减少塑料基体材料的使用量，缓解了资源紧张，同时也让造纸浆液中的木质素得到有效的，可持续性的利用，带来更多的附加经济效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种改性木质素的制备方法，其重量份数的组分：
Figure RE-GDA0003303310390000021
具体制备步骤为：将木质素加入纯水，然后高速分散机分散30-60min，升温50-80℃，加入双氧水氧化1-3h，加入马来酸酐反应3-5h，最后加入硅烷偶联剂乙醇溶液反应1-3h。物料趁热抽滤，清洗滤饼，再次抽滤，并改性木质素滤饼置于50℃真空干燥24-48h，用粉碎机粉碎后备用。
优选地，所述木质素为造纸废液酸析分离提纯所得。
优选地，所述双氧水含为25-30％。
优选地，所述高速分散机转速为1000-3000r/min。
优选地，所述马来酸酐为50％马来酸酐水溶液，50℃保温滴加。
优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙酰氧及硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷中的一种或多种。
优选地，将硅烷偶联剂按照比例加入乙醇溶液中，后将偶联剂的乙醇溶液混于去离子水中。水解时间为30-240min。
优选地，粉碎后的改性木质素粒径在10μm以下。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
将造纸废液提取并改性的木质素粉末与PE树脂共混改性，制备出的PE 膜袋产品仍然具有良好的力学性能和抗冲击性能，可以达到使用的要求。
2)将造纸废液提取并改性的木质素干粉填充到PE树脂中，可以减少塑料基体材料的使用量，降低了膜袋制品的成本。
3)改性工艺简单，易操作，可大批量操作生产；
具体实施方式
面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
1)将100份木质素加入200份纯水中，高速分散机转速为1000r/min 中搅拌均匀；
2)将木质素溶液至于容器中，电加热套升温至80℃，滴加10份双氧水氧化1h，滴加10份马来酸酐水溶液反应3h，最后加入5份硅烷偶联剂乙醇溶液(水解时间为60min)反应2h；
3)物料趁热抽滤，清洗滤饼，再次抽滤，并改性木质素滤饼置于50℃真空干燥36h，用粉碎机粉碎后的改性木质素粒径在10μm以下。
实施例2
1)将100份木质素加入300份纯水中，高速分散机转速为1000r/min 中搅拌均匀；
2)将木质素溶液至于容器中，电加热套升温至80℃，滴加15份双氧水氧化3h，滴加10份马来酸酐水溶液反应3h，最后加入10硅烷偶联剂乙醇溶液(水解时间为60min)反应2h；
3)物料趁热抽滤，清洗滤饼，再次抽滤，并改性木质素滤饼置于50℃真空干燥36h，用粉碎机粉碎后的改性木质素粒径在10μm以下。
实施例3
1)将100份木质素加入300份纯水中，高速分散机转速为1000r/min 中搅拌均匀；
2)将木质素溶液至于容器中，电加热套升温至70℃，滴加10份双氧水氧化1h，滴加8份马来酸酐水溶液反应5h，最后加入8份硅烷偶联剂乙醇溶液(水解时间为60min)反应1h；
3)物料趁热抽滤，清洗滤饼，再次抽滤，并改性木质素滤饼置于50℃真空干燥36h，用粉碎机粉碎后的改性木质素粒径在10μm以下。
实施例3
1)将100份木质素加入400份纯水中，高速分散机转速为1000r/min 中搅拌均匀；
2)将木质素溶液至于容器中，电加热套升温至60℃，滴加20份双氧水氧化2h，滴加20份马来酸酐水溶液反应5h，最后加入10份硅烷偶联剂乙醇溶液(水解时间为60min)反应3h；
3)物料趁热抽滤，清洗滤饼，再次抽滤，并改性木质素滤饼置于50℃真空干燥36h，用粉碎机粉碎后的改性木质素粒径在10μm以下。
应用效果实施例：
1.将改性木质素、MLLDPE、玉米淀粉、马来酸酐接枝PE、甘油、硬脂酸一起置于高速共混机中，转速200rpm下，混合50min，得到初混物。按质量份数计算，其组成和含量如下：
Figure RE-GDA0003303310390000041
2.将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度为 170℃，185℃，190℃，190℃，190℃，190℃，机头温度180℃，螺杆转速 190rpm，熔融挤出制得母粒。
3.将上述母粒放入吹膜机，185℃吹塑制袋成型，制备出PE膜袋。
对比例1
一种PE购物袋膜及其制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
Figure RE-GDA0003303310390000051
上述配方按照下列步骤进行反应：
1.将上述MLLDPE、玉米淀粉、马来酸酐接枝PE、甘油、硬脂酸一起置于高速共混机中，转速200rpm下，混合50min，得到初混物。
2.将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度为 170℃，185℃，190℃，190℃，190℃，190℃，机头温度180℃，螺杆转速 190rpm，熔融挤出制得母粒。
3.将上述母粒放入吹膜机，185℃吹塑制袋成型，制备出PE购物袋膜。
对比例2
一种PE购物袋膜及其制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
Figure RE-GDA0003303310390000052
上述配方按照下列步骤进行反应：
1.将上述的MLLDPE、碳酸钙、马来酸酐接枝PE、山梨糖醇、芥酸酰胺一起置于高速共混机中，转速400rpm下，混合40min，得到初混物。
2.将上述初混物置于双螺杆挤出机中挤出造粒，一区到六区温度为 150℃，160℃，165℃，175℃，185℃，185℃，机头温度185℃，螺杆转速200rpm，熔融挤出制得母粒。
3.将上述母粒放入吹膜机，200℃吹塑制袋成型，制备出PE购物袋膜。
采用万能电子拉力试验机(KY8000C型)按照标准(GB/T1040.2-2006) 方法对实施例1-4和对比例进行性能检测，具体数据如表1所示。
表1
Figure RE-GDA0003303310390000061
通过表1数据结果可以看出造纸废液提取改性的木质素适用于PE膜袋的拉伸性能以及冲击性能数据显示，经过造纸废液提取改性的木质素改性PE膜袋能够满足使用要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种适用于PE膜袋中的改性木质素，其特征在于，包括如下重量份数的组分：木质素100份，双氧水5-20份，马来酸酐4-20份，硅烷偶联剂1-10份，乙醇5-20份，溶剂：150-500份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于PE膜袋中的改性木质素的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
步骤一：将木质素加入纯水，然后高速分散机分散30-60min，升温50-80℃，加入双氧水氧化1-3h，加入马来酸酐反应3-5h，最后加入硅烷偶联剂乙醇溶液反应1-3h，得到物料A；
步骤二：物料A趁热抽滤，清洗滤饼，再次抽滤，并改性木质素滤饼置于50℃真空干燥24-48h，用粉碎机粉碎后得到改性木质素粉。
3.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，所述木质素为造纸废液酸析分离提纯所得。
4.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，所述双氧水含为25-30％。
5.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，所述高速分散机转速为1000-3000r/min。
6.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，所述马来酸酐为50％马来酸酐水溶液，马来酸酐在50℃保温滴加。
7.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙酰氧及硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，将硅烷偶联剂按照比例加入乙醇溶液中，后将偶联剂的乙醇溶液混于去离子水中。
9.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，所述硅烷偶联剂溶液水解时间为30-240min。
10.根据权利要求1所述的改性木质素，其特征在于，粉碎后的改性木质素粒径在10μm以下。
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