[發明專利]一種全降解生物質復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310106223.1
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103160133A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 竇強;蔡君;石楠
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L67/04;C08L67/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 于永進

技術領域

本發明屬于生物降解高分子復合材料領域，具體涉及一種由懸鈴木樹皮粉末與生物降解高分子樹脂復合而成的生物質復合材料及其制備辦法。

背景技術

懸鈴木，俗稱“法國梧桐”，落葉喬木，高可達35米，樹冠廣闊，樹皮灰綠色，呈不規則片狀剝落。葉片掌狀，邊緣有不規則尖齒和波狀齒。球形花序通常2個一串，狀如懸掛著的鈴，故稱懸鈴木。懸鈴木樹干高大，枝葉茂盛，生長迅速，易成活，耐修剪，具有極佳的夏日遮陽、降溫，吸收空氣污染物、隔離噪音等作用，廣泛植作行道綠化樹種，擁有“行道樹之王”的美譽。懸鈴木作為園林綠化樹種，在我國種植量巨大，粗略估計可能在億株以上。

懸鈴木的樹皮每年自然脫落數次，數量非常可觀，其樹皮呈片狀脫落，不易混入雜質，易于采集，可方便地通過城市綠化部門、環衛部門、資源回收等從業人員進行批量收集和利用，具有資源豐富、價格低廉等優點。但目前其通常由環衛工人回收后與生活垃圾等進行填埋處理，對該可再生生物質資源而言是極大的浪費。當前，針對懸鈴木的開發利用并不廣泛，僅有少量報道，如CN1912009A公開了一種從法國梧桐樹皮中提取天然染料的方法，CN101287745A和CN101357934公開了自懸鈴木樹皮提取樺木酸的方法，CN1026706765A公開了一種將法國梧桐樹葉提取物和環吡司胺配伍使用，制備治療腳氣的搽劑。

自20世紀初以來，合成高分子材料的大量應用已造成嚴重的環境污染，尋找和應用對環境友好的新型高分子材料得到了世界各國的廣泛重視。在該形勢下，生物降解高分子材料快速發展。實踐證實，生物降解高分子材料不同于一般的合成高分子材料，其具有生物來源性和生物降解性兩大特點，能減少環境污染、節省石油資源以及降低地球溫室效應，因此在工業上得到了廣泛應用。以聚乳酸（PLA）為例，PLA的單體是乳酸，是由可再生的植物資源如玉米、甜菜等通過化學合成法制備的生物降解高分子，其屬于熱塑性脂肪族聚酯，在常溫下為玻璃態，玻璃化轉變溫度和熔點分別為60℃和170℃左右，性能類似于聚苯乙烯。PLA能夠像普通高分子一樣在通用設備上進行擠出、注塑、吹塑、熱成型等成型加工，生產的薄膜、片材、纖維經過熱成型、紡絲等二次加工后得到產品，可以廣泛地應用在紡織、服裝、無紡布、包裝、農業、林業、土木建筑、醫療衛生用品、生活用品等領域。

本發明旨在提供一種自然脫落懸鈴木樹皮的利用方法，將其處理后與可生物降解高分子樹脂復合制備生物質復合材料。該法不僅減少了城市固體廢棄物，實現了可再生生物質資源的循環利用，而且產物在自然環境中可以完全降解，符合人類環境保護及可持續發展戰略的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物質復合材料及其制備方法，該材料以自然脫落的懸鈴木樹皮為主要原料，減少了城市固體廢棄物，實現了可再生生物質資源的循環利用，并且產品力學性能優異、加工性能良好，在自然環境中可以完全降解。

為實現本發明的目的，具體采用以下技術方案：

一種生物質復合材料，其特征在于：以自然脫落的懸鈴木樹皮和生物降解高分子樹脂為主要原料，由10-60質量份的經過強堿溶液和偶聯劑溶液浸泡處理的懸鈴木樹皮粉末、40-80質量份生物降解高分子樹脂和0-20質量份添加劑經混煉、造粒而成。

所用懸鈴木樹皮為懸鈴木自然剝落的樹皮，經清洗、烘干、粉碎和過篩后得到粉末，優選粉末平均粒徑≤200μm，更優選粉末平均粒徑≤75μm。

自然脫落的懸鈴木樹皮在制成粉末后，采用強堿溶液和偶聯劑溶液依次對粉末進行處理。所述強堿優選氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀，更優選氫氧化鈉。強堿溶液的溶劑種類對本領域技術人員而言是非常容易確定的，例如，水。

所述偶聯劑可選自：鈦酸酯類，如異丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）鈦酸酯（NDZ-101）、異丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）鈦酸酯（NDZ-201）、雙（二辛基焦磷酸酯基）乙撐鈦酸酯（NDZ-311）；鋁酸酯類，如二硬脂酰氧基異丙氧基鋁酸酯（SG-AL821）、異丙基二油酸酰氧基鋁酸酯（SG-AL827）；鋯酸酯類，如四正丙基鋯酸酯（SG-Zr801）、雙（檸檬酸二乙酯）二丙氧基鋯螯合物（SG-Zr805）；或硅烷類偶聯劑，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）。優選偶聯劑為鈦酸酯類或硅烷類偶聯劑。在選擇偶聯劑溶液的溶劑時，溶劑種類隨偶聯劑種類而變，這對于本領域技術人員而言是非常容易確定的，例如可選用石油醚、液體石蠟、乙醇、異丙醇等。