[發明專利]一種木質素磺酸鈣改性熱塑性淀粉材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211208719.5
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115521506A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 王大威;駱怡欣;田珮;焦陽;吳江渝;曾小平
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L97/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

本發明公開了一種木質素磺酸鈣改性熱塑性淀粉材料，由以下重量份的原料組成：改性木質素磺酸鈣1～30份、熱塑性淀粉95～99份、增塑劑1～5份、抗氧劑0.5～1份。本發明木質素磺酸鈣是亞硫酸鹽法造紙木漿的副產品，工業中利用率低，與常見共混聚合物相比，成本更低，來源更廣泛，但所得產品的性能更強。采用改性木質素磺酸鈣與熱塑性淀粉共混提高了熱塑性淀粉的熱穩定性和力學強度，一定程度上拓寬了熱塑性淀粉的使用范圍，同時大大提高了木質素的利用率。

技術領域

本發明涉及生物降解材料技術領域，尤其涉及一種木質素磺酸鈣改性熱塑性淀粉材料及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著全球環境惡化以及資源的短缺，使用生物基材料來實現工業生產以及實際生活中所需材料的各種應用已經成為一種趨勢，淀粉作為生物體內含量豐富且易獲得的物質，已經被廣泛應用于各個領域。然而，由于淀粉分子間存在大量的氫鍵，分子間作用力大，導致淀粉分子交聯程度較大，使其熔融溫度高于分解溫度，分子還未到熔融態時已經發生碳化分解，不具有加工塑性。因此，通常在淀粉中加入水、甘油等小分子增塑劑以破壞淀粉分子間氫鍵，減小分子鏈間作用力，完全破壞淀粉的結晶結構，降低淀粉的熔融溫度使其塑化。塑化后的淀粉加工性能良好，但其力學強度以及熱穩定性較差。

木質素磺酸鹽(Lignosulfonate，簡稱LS)是制漿造紙工業的副產品，是一種廉價的可再生資源，來源于豐富的植物資源。我國LS產量已達30萬噸/年，但僅有一小部分作為低價值產品進行了技術利用，這不僅造成了大量可再生資源的浪費，而且導致了固體廢棄物處理的二次污染。為了更有效地利用LS，有必要對其性質進行全面的研究。LS是由不同的苯基-丙烷單元形成的高度交聯的聚合物，除疏水的C₃-C₆結構外，還有相當數量的陰離子基團包括磺酸、羧酸以及酚羥基等。因此，LS是一種表面活性劑,具有一定的潤濕性、吸附性和分散性，廣泛應用于染料、涂料、石油、建筑等領域。LS中親水性基團的含量對其表面物理化學性質有很大的影響，而表面物理化學性質是LS工業應用的主要原因，例如，可以通過改變親水性基團的種類和含量來改善LS作為減水劑的性能。此外，由于LS分子中官能團種類和數目繁多，結構復雜，可對其進行多種化學改性來增加反應活性，提高性能，擴大其使用范圍。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種木質素磺酸鈣改性熱塑性淀粉材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種木質素磺酸鈣改性熱塑性淀粉材料，由以下重量份的原料組成：改性木質素磺酸鈣1～30份、熱塑性淀粉95～99份、增塑劑1～5份、抗氧劑0.5～1份。

優選的，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA、抗氧劑164、抗氧劑DNP、抗氧劑DLTP、抗氧劑TNP、抗氧劑MB、抗氧劑264中的一種或幾種混合。

優選的，所述增塑劑為甘油、蔗糖、果糖、葡萄糖、乙二醇、尿素、酰胺、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、氨基酸甲酰胺、乙醇胺和乙烯二甲酰胺的一種或幾種混合。

一種木質素磺酸鈣改性熱塑性淀粉材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、制備改性木質素磺酸鈣：

1)、配置單體乳液：取0.3～3g乳化劑溶于2～20g水中，同時加質量分數為30～90％接枝單體和0.1～0.5g氧化劑于乳化劑溶液中，用玻璃棒攪拌均勻；

2)、配置木質素磺酸鈣溶液：取質量分數為7～10％木質素磺酸鈣溶液和0.1～0.5g還原劑溶于10～50ml水中，攪拌至完全溶解；

3)、制備種子乳液：取10～20ml單體乳液于三口燒瓶中，同時加入0.1～0.5g緩沖劑調節溶液pH值，用恒溫加熱磁力攪拌器攪拌，升溫至55～60℃時停止加熱；