CN118406297A - 一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法，涉及编织袋制备技术领域，包括纳米纤维素‑羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，将羟丙基淀粉醋酸酯、增塑剂和乙酰化纳米纤维素粉末混合，得到纳米纤维素‑羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。本发明通过在混合羟丙基淀粉醋酸酯中加入增塑剂和乙酰化纳米纤维素，得到一种纳米纤维素‑羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，羟丙基淀粉醋酸酯的引入改善了纳米纤维素的耐热性，纳米纤维素在羟丙基淀粉醋酸酯材料中的均匀分散，形成均匀的复合材料网络结构，有效抵抗外力的冲击和拉伸，提高编织袋的拉伸强度、撕裂强度和抗压强度。
Description
技术领域
本发明涉及编织袋制备技术领域，具体为一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的快速发展，塑料制品的应用日益广泛，环境问题也日益凸显。大量塑料制品在使用过程中被随意丢弃，难以降解，给土壤、水域等自然环境带来了长期的污染风险。传统的塑料编织袋在自然环境中降解周期长，易对环境造成长期影响。
淀粉作为一种可降解的生物质材料，具有来源丰富、价格低廉等优点，是一种前景广阔的绿色材料。然而，淀粉基降解塑料存在力学性能和耐水性能较差等问题，通过乙酰化改性，将羟丙基淀粉改性为具有高耐水性和良好热塑性的羟丙基淀粉醋酸酯。然而，羟丙基淀粉醋酸酯的力学性能仍较低，尚无法满足编织袋材料所需的基本力学性能要求。
纳米纤维素作为一种来源于天然纤维素的纳米材料，具有高强度、高模量、高比表面积和良好的生物相容性等特点。通过将纳米纤维素引入生物降解材料中，可以有效提升材料的力学性能和生物降解性能，为制备高性能的生物降解编织袋提供了可能。通过改性处理，可以改善纳米纤维素与生物降解塑料之间的相容性、分散性和界面相互作用，从而提高复合材料的性能。
专利文件CN110467736B公开了一种可生物降解的塑料编织袋生产工艺，上述专利实现了塑料编织袋的完全降解和塑料编织袋降解效率的提高，但上述专利不能实现提高编织袋拉伸强度、撕裂强度和抗压强度功能。
专利文件CN114959993B公开了一种耐磨编织袋及其制备方法，上述专利实现了使编织袋具有更好地力学性能和耐磨损性能，但上述专利不能实现提高编织袋耐水性的功能。
专利文件CN116693978B公开了一种高熔指聚丙烯再生料生产的编织袋及其制备方法，上述专利实现了对所制编织袋力学性能、耐磨性能和可降解能力的提高，但上述专利不能实现编织袋生物降解功能。
专利文件CN116536822B公开了一种可降解耐磨塑料编织袋及其制备方法，上述专利实现了编织袋稳定性佳、耐老化性能的提高，但上述专利不能实现提升编织袋的柔韧性和耐用性功能。
综上所述，上述专利不能实现提高编织袋拉伸强度和撕裂强度和抗压强度功能、提高编织袋耐水性的功能、编织袋生物降解功能、提升编织袋的柔韧性和耐用性功能，导致编织袋易损坏、编织袋容易受潮、编织袋不能降解、编织袋在弯曲或折叠时容易出现折痕或断裂的问题；
为此，本申请提出了一种能实现提高编织袋拉伸强度和撕裂强度和抗压强度的功能、提高编织袋耐水性的功能、编织袋生物降解功能、提升编织袋的柔韧性和耐用性功能的改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法，以解决上述背景技术中提出不能实现提高编织袋拉伸强度和撕裂强度和抗压强度功能、提高编织袋耐水性的功能、编织袋生物降解功能、提升编织袋的柔韧性和耐用性功能，导致编织袋易损坏、编织袋容易受潮、编织袋不能降解、编织袋在弯曲或折叠时容易出现折痕或断裂的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，包括纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，所述纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料制备方法步骤如下：
（1）将羟丙基淀粉醋酸酯溶解于乙酸乙酯中，将冻干后的乙酰化纳米纤维素放入羟丙基淀粉醋酸酯溶液中，浸渍 12 h；
（2）将浸渍的乙酰化纳米纤维素进行风干、粉碎，得到乙酰化纳米纤维素粉末；
（3）将羟丙基淀粉醋酸酯、增塑剂和处理后的乙酰化纳米纤维素粉末混合，进行充分搅拌，得到纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。
优选的，所述乙酰化纳米纤维素的制备方法步骤如下：
（1）将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液；
（2）使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液；
（3）将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末。
优选的，所述羟丙基淀粉醋酸酯的制备方法步骤如下：
（1）将羟丙基淀粉溶解在惰性溶剂二甲基甲酰胺中，形成均一的淀粉溶液；
（2）将硫酸加入淀粉溶液中，搅拌均匀；
（3）在搅拌的条件下，将醋酸酐逐渐滴加到淀粉溶液中；
（4）醋酸酐中的乙酰基与羟丙基淀粉中的羟基发生取代反应，生成羟丙基淀粉醋酸酯。
优选的，所述增塑剂是癸二酸二己酯，癸二酸二己酯的制备方法步骤如下：
（1）将癸二酸和己醇放入反应容器中，加入硫酸，混合后的原料在搅拌的同时进行加热；
（2）未反应的原料和反应生成的水分通过冷凝器回流至反应容器中，同时，通过分离装置将反应生成的水分和副产物排出；
（3）通过水洗去除残留的硫酸和微量杂质，通过蒸馏和精制，去除低沸点和高沸点的杂质，得到癸二酸二己酯。
优选的，所述乙酸乙酯的制备方法步骤如下：
（1）在乙醇中加入硫酸，开启加热装置，待乙醇微沸时，通过恒压漏斗缓慢滴加乙酸；
（2）将反应后的溶液倒入分液漏斗中，加入饱和碳酸钠溶液进行洗涤，静置分层，将下层液体排出，重复洗涤数次，直至反应液呈中性；
（3）将洗涤后的乙酸乙酯通过无水氯化钙干燥剂进行干燥，去除残余的水分。
优选的，所述乙酰化纤维素的制备方法步骤如下：
（1）将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出；
（2）将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌1h，加入去离子水终止反应；
（3）将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素。
优选的，所述超微粉碎机的条件为：磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次；
高压均质机的条件为：均质压强为400bar，均质处理6次。
优选的，所述醋酸酐制备方法步骤如下：
（1）乙酸在高温裂解作用下生成乙烯酮和水；
（2）将乙烯酮与稀乙酸溶液混合，乙烯酮被乙酸吸收，生成粗醋酐；
（3）粗醋酐进入精馏塔进行精馏，根据醋酸酐与其他组分的沸点差异，分馏出中间部分作为成品醋酸酐。
优选的，所述编织袋的制备方法步骤如下：
S1、混合与成型：根据编织袋的形状和尺寸要求，将混合均匀的纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，通过双螺杆挤出机和注塑机挤出成型，获得理想的带状物形态，利用编织机将挤出的带状物编织成编织袋的网状结构；
S2、固化与干燥：通过加热、加压和自然晾干的方式成型后的编织袋需要进行固化处理，固化后，将编织袋进行彻底的干燥，去除多余的水分和溶剂；
S3、后续处理与检查：根据需要，对编织袋进行进一步的修饰，对编织袋进行切割、压平、印刷、拉伸后续处理工序。
优选的，所述编织袋的制备方法还包括以下步骤：
S31、对编织袋进行质量检查，确保编织袋结构完整、无破损，符合预定的性能要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过在混合羟丙基淀粉醋酸酯中加入增塑剂和乙酰化纳米纤维素，得到一种纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，羟丙基淀粉醋酸酯的引入改善了纳米纤维素的耐热性，纳米纤维素在羟丙基淀粉醋酸酯材料中的均匀分散，形成均匀的复合材料网络结构，有效抵抗外力的冲击和拉伸，提高编织袋的拉伸强度、撕裂强度和抗压强度；
2.本发明通过对纳米纤维素乙酰化改性，利用乙酰基取代纤维素表面羟基，降低纳米纤维素亲水性和纤维间的氢键作用，使表面具有疏水性，使得编织袋在潮湿或湿润环境下也能保持较好的性能，不易受潮变形或损坏，提高了编织袋耐水性；
3.本发明采用的主要材料为纳米纤维素和羟丙基淀粉醋酸酯，纳米纤维素和羟丙基淀粉醋酸酯都是可降解的环保材料，它们在自然环境中能够被微生物分解为无害的物质，不会对环境造成污染，具有环境友好性；
4.本发明在制备纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料过程中，加入增塑剂，增塑剂癸二酸二己酯与纳米纤维素和羟丙基淀粉醋酸酯具有良好的相容性，能够在不损害编织袋生物降解性能的前提下，显著提升编织袋的柔韧性和耐用性。
附图说明
图1为本发明的纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料制备流程示意图；
图2为本发明的乙酰化纳米纤维素制备流程示意图；
图3为本发明的羟丙基淀粉醋酸酯制备流程示意图；
图4为本发明的增塑剂癸二酸二己酯制备流程示意图；
图5为本发明的乙酸乙酯制备流程示意图；
图6为本发明的乙酰化纤维素制备流程示意图；
图7为本发明的醋酸酐制备流程示意图；
图8为本发明的编织袋制备流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参阅图1-图7，本发明提供的一种实施例：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料步骤如下：
（1）将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出，将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌1h，加入去离子水终止反应，将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素；
（2）将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液，使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，调整超微粉碎机磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，高压均质机的均质压强为400bar，均质处理6次，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液，将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末；
（3）将羟丙基淀粉醋酸酯溶解于乙酸乙酯中，将冻干后的乙酰化纳米纤维素放入羟丙基淀粉醋酸酯溶液中，浸渍 12 h，将浸渍的乙酰化纳米纤维素进行风干、粉碎，得到乙酰化纳米纤维素粉末，将羟丙基淀粉醋酸酯、10%含量增塑剂和处理后的乙酰化纳米纤维素粉末混合，进行充分搅拌，得到纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。
实施例
请参阅图1-图7，本发明提供的一种实施例：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料步骤如下：
（1）将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出，将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌3.5h，加入去离子水终止反应，将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素；
（2）将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液，使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，调整超微粉碎机磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，高压均质机的均质压强为400bar，均质处理6次，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液，将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末；
（3）将羟丙基淀粉醋酸酯溶解于乙酸乙酯中，将冻干后的乙酰化纳米纤维素放入羟丙基淀粉醋酸酯溶液中，浸渍 12 h，将浸渍的乙酰化纳米纤维素进行风干、粉碎，得到乙酰化纳米纤维素粉末，将羟丙基淀粉醋酸酯、15%含量增塑剂和处理后的乙酰化纳米纤维素粉末混合，进行充分搅拌，得到纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。
实施例
请参阅图1-图7，本发明提供的一种实施例：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料步骤如下：
（1）将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出，将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌6h，加入去离子水终止反应，将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素；
（2）将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液，使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，调整超微粉碎机磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，高压均质机的均质压强为400bar，均质处理6次，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液，将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末；
（3）将羟丙基淀粉醋酸酯溶解于乙酸乙酯中，将冻干后的乙酰化纳米纤维素放入羟丙基淀粉醋酸酯溶液中，浸渍 12 h，将浸渍的乙酰化纳米纤维素进行风干、粉碎，得到乙酰化纳米纤维素粉末，将羟丙基淀粉醋酸酯、20%增塑剂和处理后的乙酰化纳米纤维素粉末混合，进行充分搅拌，得到纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。
实施例
请参阅图1、图6和图7，本发明提供的一种实施例：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，乙酰化纳米纤维素的制备方法步骤如下：
（1）将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出，将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌1h，加入去离子水终止反应；
（2）将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液；
（3）使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，调整超微粉碎机磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，高压均质机的均质压强为400bar，均质处理6次，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液，将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末。
实施例
请参阅图2和图7，本发明提供的一种实施例：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，羟丙基淀粉醋酸酯的制备方法步骤如下：
（1）将羟丙基淀粉溶解在惰性溶剂二甲基甲酰胺中，形成均一的淀粉溶液；
（2）将硫酸加入淀粉溶液中，搅拌均匀；
（3）在搅拌的条件下，将醋酸酐逐渐滴加到淀粉溶液中；
（4）醋酸酐中的乙酰基与羟丙基淀粉中的羟基发生取代反应，生成羟丙基淀粉醋酸酯。
对比例1
本发明提供的一种对比例：一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料制备方法步骤如下：
（1）将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出，将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌1h，加入去离子水终止反应，将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素；
（2）将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液，使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，调整超微粉碎机磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，高压均质机的均质压强为400bar，均质处理6次，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液，将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末；
（3）将乙酰化纳米纤维素溶解于乙酸乙酯中，将冻干后的乙酰化纳米纤维素放入羟丙基淀粉醋酸酯溶液中，浸渍 12 h，将浸渍的乙酰化纳米纤维素进行风干、粉碎，得到乙酰化纳米纤维素粉末，将羟丙基淀粉醋酸酯处理后的乙酰化纳米纤维素粉末混合，进行充分搅拌，得到纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。
性能测试
测试1： 耐水性能测试：
将实施例1-5、对比例1制备得到的产物，制备成相同尺寸的试样，然后将试样放入50°C 烘箱内干燥 24 h，再在干燥器内冷却至室温，并称量每个试样，然后，将试样放入盛有蒸馏水的烧杯中，在室温下浸泡24 h，取出试样，用清洁干布或滤纸迅速擦干试样表面的水，再次称量每个试样，比较每个样品的重量变化程度。
测试2：力学性能测试：
将实施例1-5、对比例制备得到的产物，制成相同尺寸的条状试样，将试样固定在拉伸试验机的夹具上，设置拉伸速度、预加载荷等参数，启动拉伸试验机，以一定的速度对试样施加载荷，直至试样断裂，比较每个样品的断裂载荷量。
测试3柔韧性能测试：
将实施例1-3对比例1制备得到的产物，从每种产物制成的编织袋上剪取相同尺寸的试样，将试样沿其长度方向进行一定角度的扭曲，移除扭曲力后，观察并记录试样恢复原始形状的情况，比较试样恢复原始形状的程度。
表1 耐水性能测试的测试结果
表2力学性能测试的测试结果
表3柔韧性能测试的测试结果
工作原理，羟丙基淀粉醋酸酯具备高耐水性和良好热塑性，纳米纤维素具有结晶度高、力学性能优良和比表面积大等优点，但纳米纤维素具有较强的吸湿性，通过对纳米纤维素乙酰化改性，可将纳米纤维素表面极性的羟基变为非极性的乙酰基，使纤维素表面具有疏水性，乙酰化后的纳米纤维素表面疏水性增强，使纳米纤维素更容易与其他疏水性材料相结合，有效改善了与羟丙基淀粉醋酸酯的界面相容性；
乙酰化纳米纤维素与羟丙基淀粉醋酸酯相容性的提高，使得纳米纤维素粒子更容易在羟丙基淀粉醋酸酯中均匀分散，从而使乙酰化纳米纤维素与羟丙基淀粉醋酸酯在复合过程中形成更加紧密和均匀的结构，减少了界面缺陷和空隙，进而增强了复合材料的整体强度；
增塑剂削弱聚合物分子之间的次价键，即范德华力，从而增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，使复合材料呈现出更高的塑性，这种塑性的增加使得复合材料在受到外力作用时更容易发生形变，从而提高了其柔韧性，增塑剂还能够与乙酰化纳米纤维素和羟丙基淀粉醋酸酯分子链发生相互作用，形成更加稳定的复合体系，这种相互作用有助于进一步增强复合材料的结构稳定性和柔韧性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：包括纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，所述纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料制备方法步骤如下：
（1）将羟丙基淀粉醋酸酯溶解于乙酸乙酯中，将冻干后的乙酰化纳米纤维素放入羟丙基淀粉醋酸酯溶液中，浸渍 12 h；
（2）将浸渍的乙酰化纳米纤维素进行风干、粉碎，得到处理后的乙酰化纳米纤维素粉末；
（3）将羟丙基淀粉醋酸酯、增塑剂和处理后的乙酰化纳米纤维素粉末混合，进行充分搅拌，得到纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述乙酰化纳米纤维素的制备方法步骤如下：
将乙酰化纤维素加入去离子水中，配置成纤维素悬浮液；
使用超微粉碎机对纤维素悬浮液进行预处理，进行纤维细化，将处理过的纤维素悬浮液通过高压均质机进行纤维纳米化处理，得到乙酰化纳米纤维素悬浮液；
将乙酰化纳米纤维素悬浮液放入冷冻干燥机进行干燥处理，得到乙酰化纳米纤维素粉末。
3.根据权利要求1所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述羟丙基淀粉醋酸酯的制备方法步骤如下：
将羟丙基淀粉溶解在惰性溶剂二甲基甲酰胺中，形成均一的淀粉溶液；
将硫酸加入淀粉溶液中，搅拌均匀；
在搅拌的条件下，将醋酸酐逐渐滴加到淀粉溶液中；
醋酸酐中的乙酰基与羟丙基淀粉中的羟基发生取代反应，生成羟丙基淀粉醋酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述增塑剂含量为10%-20%，增塑剂是癸二酸二己酯，癸二酸二己酯的制备方法步骤如下：
将癸二酸和己醇放入反应容器中，加入硫酸，混合后的原料在搅拌的同时进行加热；
未反应的原料和反应生成的水分通过冷凝器回流至反应容器中，同时，通过分离装置将反应生成的水分和副产物排出；
通过水洗去除残留的硫酸和微量杂质，通过蒸馏和精制，去除低沸点和高沸点的杂质，得到癸二酸二己酯。
5.根据权利要求1所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述乙酸乙酯的制备方法步骤如下：
在乙醇中加入硫酸，开启加热装置，待乙醇微沸时，通过恒压漏斗缓慢滴加乙酸；
将反应后的溶液倒入分液漏斗中，加入饱和碳酸钠溶液进行洗涤，静置分层，将下层液体排出，重复洗涤数次，直至反应液呈中性；
将洗涤后的乙酸乙酯通过无水氯化钙干燥剂进行干燥，去除残余的水分。
6.根据权利要求2所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述乙酰化纤维素的制备方法步骤如下：
将纸浆纤维浸泡于去离子水中，使用破壁机对浸泡的纸浆纤维进行打碎处理，通过抽滤和物理挤压去除纤维中的大部分水分，将已经去除大部分水分的纸浆纤维浸泡在冰醋酸中，浸泡2h，使用挤压的方式将纤维中的大部分冰醋酸挤出；
将处理后的纤维加入甲苯、乙酸和硫酸的混合溶剂中，再向混合溶液中加入醋酸酐，将混合溶液在55 °C水浴下搅拌1-6h，加入去离子水终止反应；
将悬浮液置于离心机中，去除残留化学物质，将纤维素用甲醇洗涤，再用去离子水洗涤，直到滤液的pH值高于6，得到乙酰化纤维素。
7.根据权利要求2所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述超微粉碎机的条件为：磨盘间隙为-0.2 mm，转速为1500 r/min，研磨10次；
高压均质机的条件为：均质压强为400bar，均质处理6次。
8.根据权利要求3所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述醋酸酐制备方法步骤如下：
乙酸在高温裂解作用下生成乙烯酮和水；
将乙烯酮与稀乙酸溶液混合，乙烯酮被乙酸吸收，生成粗醋酐；
粗醋酐进入精馏塔进行精馏，根据醋酸酐与其他组分的沸点差异，分馏出中间部分作为成品醋酸酐。
9.一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋的制备方法，适用于权利要求1-8任意一项所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋，其特征在于：所述编织袋的制备方法步骤如下：
S1、混合与成型：根据编织袋的形状和尺寸要求，将混合均匀的纳米纤维素-羟丙基淀粉醋酸酯复合材料，通过双螺杆挤出机和注塑机挤出成型，获得理想的带状物形态，利用编织机将挤出的带状物编织成编织袋的网状结构；
S2、固化与干燥：通过加热、加压和自然晾干的方式成型后的编织袋需要进行固化处理，固化后，将编织袋进行彻底的干燥，去除多余的水分和溶剂；
S3、后续处理与检查：根据需要，对编织袋进行进一步的修饰，对编织袋进行切割、压平、印刷、拉伸后续处理工序。
10.根据权利要求9所述的一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋的制备方法，其特征在于：所述编织袋的制备方法还包括以下步骤：
S31、对编织袋进行质量检查，确保编织袋结构完整、无破损，符合预定的性能要求。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410671534.0A CN118406297A (zh) | 2024-05-28 | 2024-05-28 | 一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410671534.0A CN118406297A (zh) | 2024-05-28 | 2024-05-28 | 一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN118406297A true CN118406297A (zh) | 2024-07-30 |
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Family Applications (1)
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| CN202410671534.0A Pending CN118406297A (zh) | 2024-05-28 | 2024-05-28 | 一种改性纳米纤维素增强生物降解编织袋及其制备方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118406297A (zh) |
-
2024
- 2024-05-28 CN CN202410671534.0A patent/CN118406297A/zh active Pending
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