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CN112694629A - 一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法 - Google Patents

一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法 Download PDF

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CN112694629A
CN112694629A CN202110004238.1A CN202110004238A CN112694629A CN 112694629 A CN112694629 A CN 112694629A CN 202110004238 A CN202110004238 A CN 202110004238A CN 112694629 A CN112694629 A CN 112694629A
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cellulose acetate
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transparent film
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龙润芝
曾邹果
李明劼
李晓艳
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Abstract

本发明公开了一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法。本发明将废弃木质生物质洗净干燥粉碎成末,以无水乙醇抽提脱蜡,干燥后与甲基磺酸水溶液混合进行预水解,过滤洗涤干燥后与碱性Na2SO3混合反应,过滤洗涤干燥得到纤维素;再向其加入乙酸和乙酸酐混合物,以硫酸作为催化剂进行油浴加热反应然后离心,上清液加水析出沉淀,过滤洗涤干燥,部分水解后得到醋酸纤维素;与增塑剂、增透剂和溶剂混合后,搅拌并静置去泡,得到醋酸纤维素透明溶液;模板涂布后通过干法转相技术成膜;将膜与模板剥离,即得醋酸纤维素透明薄膜产品。本发明推进了生物质资源高值化利用的研究进程,同时为解决“白色污染”等问题开辟了新途径。

Description

一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法
技术领域
本发明涉及薄膜的制备,特别涉及一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法。
背景技术
以化石资源(煤,石油,天然气)为原料合成的高分子功能材料一般都难以降解,其被废弃后将成为“白色污染”,给环境带来了极大的危害。随着环保技术的发展和社会提倡绿色环保,白色污染问题已经越来越受到人们的重视。为了更好地解决资源短缺和环境污染等一系列问题,人们开始寻求化石资源的替代品。生物质材料具有资源丰富、来源广泛、可再生以及生物降解等特点,被认为是一种潜在的化石替代资源。醋酸纤维素是由来源于木质生物质的纤维素原料经酸酐酯化而得到的一种热塑性树脂,是目前使用最广泛的一种制膜原料,具有成本低、性质稳定、强度优良、耐热性好、制备流程简单、原料来源广泛以及可生物降解等特点,因此被广泛应用于塑料、纺织、胶片、香烟滤嘴、包装和反渗透膜等材料研究领域。然而目前对于直接利用废弃木质生物质制备醋酸纤维素可生物降解透明薄膜的发明技术报道较少。因此,针对石油基高分子材料难以降解的缺点,本发明以木质生物质为原料,制备出一种环境友好、性能优异、强度优良的可生物降解透明薄膜。
发明内容
为了克服现有石油基高分子材料难以降解的缺点,更好地解决能源短缺和环境污染等一系列问题,本发明公开了一种工艺简约、环境友好、性能优异的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法。
本发明的目的在于提供一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,包括如下步骤:
(1)将废木质生物质粉末加入反应容器中,与甲基磺酸水溶液混合在80-120℃下预水解2-4小时,过滤,洗涤,干燥,所述的甲基磺酸水溶液的质量分数为4-10%,废木质生物质粉末、甲基磺酸水溶液的质量体积比为1:15-30g/mL;
(2)将步骤(1)所得干燥后粉末加入到另一个反应容器中,加入Na2SO3和水混合液,所述混合液中,Na2SO3和水的质量体积比为1:50-100g/mL,干燥后粉末、Na2SO3和水混合液的质量体积比为1:10-20g/mL,混合均匀,再加入NaOH溶液,所述NaOH溶液的质量分数为20%-40%,所述NaOH溶液的质量为溶剂体系质量的0.4%-0.8%;
(3)将步骤(2)所得反应物质在搅拌和80-120℃的条件下油浴加热反应1-3小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干得到纤维素;
(4)将步骤(3)所得纤维素磨成粉末倒入另一个反应器中,加入冰醋酸,粉末、冰醋酸的质量体积比为1:7-15g/mL,50~80℃油浴1~3小时,再加入乙酸酐和硫酸催化剂,乙酸酐与冰醋酸质量比为1:1-5,所述的硫酸催化剂为质量分数不低于98%的硫酸溶液,催化剂的质量为纤维素粉末原料质量的0.5-2.5%;
(5)将步骤(4)所得反应物质在搅拌和60-100℃的条件下油浴加热1-3小时;
(6)将步骤(5)所得反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素I;
(7)将步骤(6)中醋酸纤维素I在0.1-0.5mol/L氢氧化钠水溶液中,加入醋酸纤维素I与氢氧化钠水溶液的质量体积比为1:50-100g/mL,常温下浸泡1-3小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;
(8)将步骤(7)所得醋酸纤维素II粉末加入另一个反应器中,加入极性非质子性溶剂,醋酸纤维素粉末、极性非质子性溶剂的质量体积比为1:4-12g/mL,并加入增塑剂,所述增塑剂的质量为醋酸纤维素II质量的10.0-20.0%,加入增透剂,所述增透剂的体积为溶剂体积的10.0-20.0%;
(9)将步骤(8)所得混合物在常温密闭环境下搅拌反应2-4小时,再静置2-3小时,使醋酸纤维素完全溶解在溶剂中,得到均匀透明的醋酸纤维素溶液;
(10)将步骤(9)所得醋酸纤维素溶液采用延流法涂布于模板上,利用干法转相技术成膜;
(11)将膜与模板剥离,再根据实际需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到醋酸纤维素透明薄膜产品。
进一步地,步骤(1)中,所述的废木质生物质粉末,先通过废弃的木质生物质洗涤、干燥并粉碎得到粉末,然后以无水乙醇抽提4~8小时对粉末进行脱蜡然后进行干燥得到。
进一步地,所述废弃的木质生物质为玉米秸秆、稻草、竹子、芦苇、甘蔗渣、狼尾草、木粉中的任意一种或者两种以上的组合。
进一步地,步骤(7)中,所述的醋酸纤维素II为二醋酸纤维素。
进一步地,步骤(8)中,所述极性非质子性溶剂为四氢呋喃、三氯甲烷和丙酮中的至少一种。
进一步地,步骤(8)中,所述增塑剂为甘油,聚乙二醇中的至少一种。
进一步地,步骤(8)中,所述增透剂为乙醇,丙醇,丁醇和戊醇中的至少一种。
进一步地,步骤(9)中,反应过程在密闭环境中进行,气氛为空气气氛或氮气气氛。
进一步地,步骤(10)中,溶液涂布的厚度为100微米-500微米。
进一步地,步骤(10)中,干法转相条件为空气气氛或氮气气氛,空气相对湿度小于50%。
进一步地,步骤(10)中,通过调节涂布于模板上的醋酸纤维素溶液的厚度控制薄膜的总厚度为在20微米-80微米。
本发明所得生物降解透明薄膜产品的薄膜透光率≥93%,雾度在0-0.5%,抗拉强度60-120MPa,伸长率在2-10%。
本发明相对现有石油基包装薄膜制备技术具有如下的优点和效果:
(1)本发明所用的原料为木质生物质,原料来源广泛、成本低廉;
(2)本发明能够将自然界废弃木质生物质中主要成分纤维素提纯出来,通过乙酰化制备醋酸纤维素,将醋酸纤维素溶解采用干法转相技术即可制备透明薄膜。本发明不仅能通过充分利用生物质中纤维素制备可生物降解透明薄膜材料而产生可观的生态和经济效益,还能更好地解决能源短缺和环境污染等一系列问题。
本发明为替代化石基塑料而开发绿色可生物降解的生物质基透明薄膜的开发利用开辟新途径。
附图说明
图1为实施例1所得产品的外观照片(左)及电镜扫描图(右)。
图2为实施例2所得产品的外观照片(左)及电镜扫描图(右)。
图3为实施例3所得产品的外观照片(左)及电镜扫描图(右)。
图4为实施例4所得产品的外观照片(左)及电镜扫描图(右)。
图5为实施例5所得产品的外观照片(左)及电镜扫描图(右)。
图6为实施例6所得产品的外观照片(左)及电镜扫描图(右)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将废弃的玉米秸秆用蒸馏水洗净干燥,粉碎成末;称取20g玉米秸秆粉末加入索氏抽提器中,用无水乙醇抽提6小时对粉末进行脱蜡后,60℃烘箱中烘干;将上述干燥的玉米秸秆粉末加入反应器中,与600mL质量分数为8%的甲基磺酸水溶液混合,在80℃加热条件下进行预水解4小时后,经过滤,洗涤,干燥后加入到另一个反应容器中,加入240mL质量分数为2.0%的Na2SO3水溶液,再加入10mL质量分数为20%的NaOH溶液,在100℃条件下油浴搅拌加热反应1小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干即可得到纤维素。将上述干燥的纤维素磨成粉末,称取5g倒入另一个反应器中,加入35mL冰醋酸,50℃油浴3小时,再加入35mL乙酸酐和0.05g质量分数为98%的硫酸催化剂,在80℃条件下油浴搅拌加热2小时后,将反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水可析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即可得到醋酸纤维素I。将5g醋酸纤维素I在250mL0.1mol/L氢氧化钠水溶液中,常温下浸泡3小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;称取3g醋酸纤维素II、0.3g甘油、2mL乙醇与20mL四氢呋喃溶剂置于密封容器中,常温常压下搅拌2小时后静置2小时,使醋酸纤维素粉完全溶解在四氢呋喃中,将所得的透明溶液通过延流法涂布于玻璃模板上,在常温常压、相对湿度为50%的环境下,空气气氛下通过干法转相成膜;将膜与模板剥离,通过调节涂布于模上的醋酸纤维素溶液厚度来控制膜的总厚度为0.06mm;再根据需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到生物质基透明薄膜产品。
实施例2
将废弃的稻草用蒸馏水洗净干燥,粉碎成末;称取30g稻草粉末加入索氏抽提器中,用无水乙醇抽提6小时对粉末进行脱蜡后,60℃烘箱中烘干;将上述干燥的稻草粉末加入反应器中,与450mL质量分数为4%的甲基磺酸水溶液混合,在120℃加热条件下进行预水解2小时后,经过滤,洗涤,干燥后加入到另一个反应容器中,加入290mL质量分数为1.0%的Na2SO3水溶液,再加入10mL质量分数为20%的NaOH溶液,在120℃条件下油浴搅拌加热反应1小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干即可得到纤维素。将上述干燥的纤维素磨成粉末,称取10g倒入另一个反应器中,加入100mL冰醋酸,60℃油浴2小时,再加入50mL乙酸酐和0.05g质量分数为98%的硫酸催化剂,在80℃条件下油浴搅拌加热2小时后,将反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水可析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即可得到醋酸纤维素I。将5g醋酸纤维素I在250mL0.5mol/L氢氧化钠水溶液中,常温下浸泡1小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;称取5g醋酸纤维素粉、1.0g甘油、5mL丙醇与25mL四氢呋喃溶剂置于密封容器中,常温常压下搅拌3小时后静置2小时,使醋酸纤维素粉完全溶解在四氢呋喃中,将所得的透明溶液通过延流法涂布于玻璃模板上,在常温常压、相对湿度为50%的环境下,空气气氛下通过干法转相成膜;将膜与模板剥离,通过调节涂布于模上的醋酸纤维素溶液厚度来控制膜的总厚度为0.06mm;再根据需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到生物质基透明薄膜产品。
实施例3
将废弃的竹子用蒸馏水洗净干燥,粉碎成末;称取30g竹粉加入索氏抽提器中,用无水乙醇抽提6小时对粉末进行脱蜡后,60℃烘箱中烘干;将上述干燥的竹粉加入反应器中,与500mL质量分数为4%的甲基磺酸水溶液混合,在100℃加热条件下进行预水解3小时后,经过滤,洗涤,干燥后加入到另一个反应容器中,加入290mL质量分数为1.5%的Na2SO3水溶液,再加入10mL质量分数为20%的NaOH溶液,在100℃条件下油浴搅拌加热反应1小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干即可得到纤维素。将上述干燥的纤维素磨成粉末,称取10g倒入另一个反应器中,加入120mL冰醋酸,50℃油浴3小时,再加入40mL乙酸酐和0.2g质量分数为98%的硫酸催化剂,在100℃条件下油浴搅拌加热1小时后,将反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水可析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即可得到醋酸纤维素I。将5g醋酸纤维素I在500mL 0.1mol/L氢氧化钠水溶液中,常温下浸泡2小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;称取5g醋酸纤维素II粉,0.6g聚乙二醇、5mL丁醇与25mL四氢呋喃溶剂置于密封容器中,常温常压下搅拌3小时后静置2小时,使醋酸纤维素粉完全溶解在四氢呋喃中,将所得的透明溶液通过延流法涂布于玻璃模板上,在常温常压、相对湿度为50%的环境下,空气气氛下通过干法转相成膜;将膜与模板剥离,通过调节涂布于模上的醋酸纤维素溶液厚度来控制膜的总厚度为0.06mm;再根据需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到生物质基透明薄膜产品。
实施例4
将废弃的芦苇用蒸馏水洗净干燥,粉碎成末;称取30g芦苇粉末加入索氏抽提器中,用无水乙醇抽提6小时对粉末进行脱蜡后,60℃烘箱中烘干;将上述干燥的芦苇粉末加入反应器中,与500mL质量分数为4%的甲基磺酸水溶液混合,在120℃加热条件下进行预水解2小时后,经过滤,洗涤,干燥后加入到另一个反应容器中,加入240mL质量分数为1.0%的Na2SO3水溶液,再加入10mL质量分数为20%的NaOH溶液,在120℃条件下油浴搅拌加热反应1小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干即可得到纤维素。将上述干燥的纤维素磨成粉末,称取10g倒入另一个反应器中,加入100mL冰醋酸,80℃油浴1小时,再加入50mL乙酸酐和0.25g质量分数为98%的硫酸催化剂,在80℃条件下油浴搅拌加热1.5小时后,将反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水可析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即可得到醋酸纤维素I。将5g醋酸纤维素I在400mL0.2mol/L氢氧化钠水溶液中,常温下浸泡2小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;称取5g醋酸纤维素粉、0.5g甘油、3mL戊醇与30mL三氯甲烷溶剂置于密封容器中,常温常压下搅拌2小时后静置2小时,使醋酸纤维素粉完全溶解在三氯甲烷中,将所得的透明溶液通过延流法涂布于玻璃模板上,在常温常压、相对湿度为50%的环境下,空气气氛下通过干法转相成膜;将膜与模板剥离,通过调节涂布于模上的醋酸纤维素溶液厚度来控制膜的总厚度为0.04mm;再根据需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到生物质基透明薄膜产品。
实施例5
将废弃的甘蔗渣用蒸馏水洗净干燥,粉碎成末;称取30g甘蔗渣粉末加入索氏抽提器中,用无水乙醇抽提6小时对粉末进行脱蜡后,60℃烘箱中烘干;将上述干燥的甘蔗渣粉末加入反应器中,与500mL质量分数为4%的甲基磺酸水溶液混合,在120℃加热条件下进行预水解2小时后,经过滤,洗涤,干燥后加入到另一个反应容器中,加入240mL质量分数为1.0%的Na2SO3水溶液,再加入10mL质量分数为20%的NaOH溶液,在120℃条件下油浴搅拌加热反应1小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干即可得到纤维素。将上述干燥的纤维素磨成粉末,称取10g倒入另一个反应器中,加入100mL冰醋酸,60℃油浴2小时,再加入50mL乙酸酐和0.2g质量分数为98%的硫酸催化剂,在80℃条件下油浴搅拌加热2小时后,将反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水可析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即可得到醋酸纤维素I。将5g醋酸纤维素I在300mL 0.3mol/L氢氧化钠水溶液中,常温下浸泡2小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;称取5g醋酸纤维素粉、0.6g甘油、3mL丙醇与50mL丙酮溶剂置于密封容器中,常温常压下搅拌2小时后静置2小时,使醋酸纤维素粉完全溶解在丙酮中,将所得的透明溶液通过延流法涂布于玻璃模板上,在常温常压、相对湿度为50%的环境下,空气气氛下通过干法转相成膜;将膜与模板剥离,通过调节涂布于模上的醋酸纤维素溶液厚度来控制膜的总厚度为0.04mm;再根据需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到生物质基透明薄膜产品。
实施例6
将废弃的木头用蒸馏水洗净干燥,粉碎成末;称取30g木粉加入索氏抽提器中,用无水乙醇抽提6小时对粉末进行脱蜡后,60℃烘箱中烘干;将上述干燥的木粉加入反应器中,与500mL质量分数为4%的甲基磺酸水溶液混合,在120℃加热条件下进行预水解2小时后,经过滤,洗涤,干燥后加入到另一个反应容器中,加入240mL质量分数为1.0%的Na2SO3水溶液,再加入10mL质量分数为20%的NaOH溶液,在120℃条件下油浴搅拌加热反应1小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干即可得到纤维素。将上述干燥的纤维素磨成粉末,称取10g倒入另一个反应器中,加入100mL冰醋酸,60℃油浴3小时,再加入50mL乙酸酐和0.25g质量分数为98%的硫酸催化剂,在80℃条件下油浴搅拌加热3小时后,将反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水可析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即可得到醋酸纤维素I。将5g醋酸纤维素I在200mL 0.2mol/L氢氧化钠水溶液中,常温下浸泡3小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;称取5g醋酸纤维素II粉、0.5g聚乙二醇与50mL三氯甲烷溶剂置于密封容器中,常温常压下搅拌4小时后静置3小时,使醋酸纤维素粉完全溶解在三氯甲烷中,将所得的透明溶液通过延流法涂布于玻璃模板上,在常温常压、相对湿度为50%的环境下,空气气氛下通过干法转相成膜;将膜与模板剥离,通过调节涂布于模上的醋酸纤维素溶液厚度来控制膜的总厚度为0.02mm;再根据需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到生物质基透明薄膜产品。
对实施例1-6制备的薄膜进行电镜扫描和性能测试,电镜扫描采用的仪器型号为Zeiss Sigma 300,测试方法如下:
拉伸强度和断裂伸长率的测定:
根据GB/T13022-1991,用刀具将薄膜切成哑铃型长条,用游标卡尺测定薄膜的宽度和厚度,抗张试验机以300mm/min的速度拉伸薄膜,记录下薄膜断裂时的拉伸强度和断裂伸长率,测试结果见表1。
透明度和雾度的测定:
根据GB/T2410-2008,在650nm波长处,用721分光光度计测量其透光率和雾度,测试结果见表1。
表1:
案例 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(%) 透光率(%) 雾度(%)
实施例1 81.16 5.8 93.2 0.85
实施例2 84.83 6.3 93.2 0.86
实施例3 89.3 7.6 93.3 0.71
实施例4 84.02 8.5 93.3 0.33
实施例5 71.27 3.9 93.4 0.08
实施例6 68.36 3.3 93.5 0.10

Claims (10)

1.一种利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将废木质生物质粉末加入反应容器中,与甲基磺酸水溶液混合在80-120℃下预水解2-4小时,过滤,洗涤,干燥,所述的甲基磺酸水溶液的质量分数为4-10%,废木质生物质粉末、甲基磺酸水溶液的质量体积比为1:15-30g/mL;
(2)将步骤(1)所得干燥后粉末加入到另一个反应容器中,加入Na2SO3和水混合液,所述混合液中,Na2SO3和水的质量体积比为1:50-100g/mL,干燥后粉末、Na2SO3和水混合液的质量体积比为1:10-20g/mL,混合均匀,再加入NaOH溶液,所述NaOH溶液的质量分数为20%-40%,所述NaOH溶液的质量为溶剂体系质量的0.4%-0.8%;
(3)将步骤(2)所得反应物质在搅拌和80-120℃的条件下油浴加热反应1-3小时,反应后将混合物过滤,将滤渣水洗至中性后烘干得到纤维素;
(4)将步骤(3)所得纤维素磨成粉末倒入另一个反应器中,加入冰醋酸,粉末、冰醋酸的质量体积比为1:7-15g/mL,50~80℃油浴1~3小时,再加入乙酸酐和硫酸催化剂,乙酸酐与冰醋酸质量比为1:1-5,所述的硫酸催化剂为质量分数不低于98%的硫酸溶液,催化剂的质量为纤维素粉末原料质量的0.5-2.5%;
(5)将步骤(4)所得反应物质在搅拌和60-100℃的条件下油浴加热1-3小时;
(6)将步骤(5)所得反应混合物离心,将上清液加入蒸馏水析出白色絮状沉淀,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素I;
(7)在步骤(6)所得醋酸纤维素I中加入0.1-0.5mol/L的氢氧化钠水溶液,醋酸纤维素I与氢氧化钠水溶液的质量体积比为1:50-100g/mL,常温下浸泡1-3小时后,将固液混合物进行过滤,洗涤滤渣至中性,将固体滤渣进行冷冻干燥,即得到醋酸纤维素II;
(8)将步骤(7)所得醋酸纤维素II粉末加入另一个反应器中,加入极性非质子性溶剂,醋酸纤维素II粉末、极性非质子性溶剂的质量体积比为1:4-12g/mL,加入增塑剂,所述增塑剂的质量为醋酸纤维素II质量的10.0-20.0%,加入增透剂,所述增透剂的体积为溶剂体积的10.0-20.0%;
(9)将步骤(8)所得混合物在常温密闭环境下搅拌反应2-4小时,再静置2-3小时,使醋酸纤维素完全溶解在溶剂中,得到均匀透明的醋酸纤维素溶液;
(10)将步骤(9)所得醋酸纤维素溶液采用延流法涂布于模板上,利用干法转相技术成膜;
(11)将膜与模板剥离,再根据实际需求将膜制品剪裁成合适尺寸,即得到醋酸纤维素透明薄膜产品。
2.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的废木质生物质粉末,先通过废弃的木质生物质洗涤、干燥并粉碎得到粉末,然后以无水乙醇抽提4~8小时对粉末进行脱蜡然后进行干燥得到。
3.根据权利要求2所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,所述废弃的木质生物质为玉米秸秆、稻草、竹子、芦苇、甘蔗渣、狼尾草、木粉中的任意一种或者两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(7)中,所述的醋酸纤维素II为二醋酸纤维素。
5.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(8)中,所述极性非质子性溶剂为四氢呋喃、三氯甲烷和丙酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(8)中,所述增塑剂为甘油,聚乙二醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(8)中,所述增透剂为乙醇,丙醇,丁醇和戊醇中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(10)中,溶液涂布的厚度为100微米-500微米。
9.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(10)中,干法转相技术的条件为空气气氛或氮气气氛,空气相对湿度小于50%。
10.根据权利要求1所述的利用废弃木质生物质制备可生物降解透明薄膜的方法,其特征在于,步骤(10)中,通过调节涂布于模板上的醋酸纤维素溶液的厚度控制薄膜的总厚度为在20微米-80微米。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114805878A (zh) * 2022-05-25 2022-07-29 华南农业大学 一种利用农林废弃物制备可降解生物膜的方法及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1911988A (zh) * 2006-08-31 2007-02-14 陕西师范大学 一种可生物降解醋酸纤维膜的制备方法
CN106188635A (zh) * 2016-08-28 2016-12-07 丁玉琴 一种芦苇杆醋酸纤维素膜的制备方法
CN110130135A (zh) * 2019-05-28 2019-08-16 西北农林科技大学 一种乙酸亚硫酸钠协同预处理木质纤维素原料的方法
WO2020175557A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 国立大学法人北海道大学 セルロースアセテートフィルム及びセルロースアセテートフィルムの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1911988A (zh) * 2006-08-31 2007-02-14 陕西师范大学 一种可生物降解醋酸纤维膜的制备方法
CN106188635A (zh) * 2016-08-28 2016-12-07 丁玉琴 一种芦苇杆醋酸纤维素膜的制备方法
WO2020175557A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 国立大学法人北海道大学 セルロースアセテートフィルム及びセルロースアセテートフィルムの製造方法
CN110130135A (zh) * 2019-05-28 2019-08-16 西北农林科技大学 一种乙酸亚硫酸钠协同预处理木质纤维素原料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢荣化: "《塑料购销手册》", 31 May 1994, 中国物质出版社 *
郭钟福等: "《合成材料手册》", 28 February 1986, 上海科学技术出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114805878A (zh) * 2022-05-25 2022-07-29 华南农业大学 一种利用农林废弃物制备可降解生物膜的方法及其应用
CN114805878B (zh) * 2022-05-25 2023-02-28 华南农业大学 一种利用农林废弃物制备可降解生物膜的方法及其应用

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