一種木質素基靜電混紡材料的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種木質素基靜電混紡材料的制備方法，從木質原料中提取木質素；或者將木質素進行乙酰化或酸化的改性處理；將改性后的木質素與共紡材料按重量比1:1～2混合，溶解在有機溶劑中配制成溶質含量為0.1～0.4g/mL的靜電紡絲液；采用靜電紡絲工藝制備木質素基靜電混紡材料。本發明專利技術方法的提取或者化學改性后的木質素，在有機溶劑中具有較好溶解性的木質素，與性能優異的高分子材料混合，溶解于有機溶劑中，制成紡絲液，進行靜電紡絲，制備出安全無毒、綠色環保可降解的復合纖維膜材料，解決目前的資源緊缺與環境危機。另外，本發明專利技術原料供應充足，設備要求低，制備工藝簡單，易于實現工業生產。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，從木質原料中提取木質素；或者將木質素進行乙酰化或酸化的改性處理；將改性后的木質素與共紡材料按重量比1:1～2混合，溶解在有機溶劑中配制成溶質含量為0.1～0.4g/mL的靜電紡絲液；采用靜電紡絲工藝制備木質素基靜電混紡材料。本專利技術方法的提取或者化學改性后的木質素，在有機溶劑中具有較好溶解性的木質素，與性能優異的高分子材料混合，溶解于有機溶劑中，制成紡絲液，進行靜電紡絲，制備出安全無毒、綠色環保可降解的復合纖維膜材料，解決目前的資源緊缺與環境危機。另外，本專利技術原料供應充足，設備要求低，制備工藝簡單，易于實現工業生產。【專利說明】
本專利技術屬于高分子材料領域，具體涉及。
技術介紹
木質素是一種綠色環保可再生、來源豐富價格低廉的天然高分子，儲量僅次于纖 維素，是天然存在的第二大類有機物，全球陸生植物每年可合成約600億噸木質素。紙漿工 業每年約可產生5000萬噸工業木質素，然其中大部分木質素被以低值燃料回收利用，造成 資源的浪費。提高木質素的綜合利用，成為解決目前資源緊缺與環境問題的一個重要途徑。 據不完全統計，全球范圍內每年約有1.4億噸石油產品被用于合成高分子的制 備，同時每年都有數量龐大的工程塑料廢棄物被排入環境系統中，造成環境污染。木質素基 高分子材料是解決能源與環境危機的一個非常可取的手段，木質素的生物可降解與來源豐 富可再生性等優勢，使其被廣泛的用于聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇等共混材料的制備及性能 研究中。 專利（CN 101696261 A)公布了一種木質素聚氨酯的方法，該方法中運用氫氧化鈉 提取出有機木質素，然后進行環氧化處理，將環氧化木質素溶解于多元醇，然后與異氰酸酯 原料復配制備木質素聚氨酯，降低了聚氨酯產品的生產成本。專利（CN 102093681 A)公 布了一種木質素增韌聚乳酸復合材料的制備方法，該方法運用雙螺桿機熔融擠出造粒制得 了木質素聚乳酸符合材料，在一定程度上提高了聚乳酸材料的柔性。專利（CN 103467759 A)公布了一種木質素聚乙烯醇復合薄膜的制備方法，該方法運用甲醛、戊二醛、硼酸及馬來 酸干等交聯劑使木質素與聚乙烯醇很好的混溶，提高了聚乙烯醇薄膜的防紫外性與機械性 能。然而，通過傳統涂膜法或者熔融擠壓法制備的木質素基高分子材料在高木質素添加量 時普遍存相分離現象，嚴重影響材料的性能。 靜電紡絲技術是一種新型纖維制造技術，利用靜電霧化作用將高分子流體分裂為 微小射流，經過適當的運行距離，最終固化為纖維。靜電紡絲技術可以制備出直徑為1? 100nm的纖維，如此小的直徑范圍可以提高木質素與其它高分子材料的相容性，可以解決目 前木質素共混材料性能的不足。 專利（CN 101768799 A)公開了一種木質素納米碳纖維的制備方法，該方法對木質 素進行預處理后用超濾膜截留出適合紡絲的分子量范圍，然后用溶劑除雜的方法除去有機 溶劑不溶物，最后進行紡絲。該制備工藝中運用了大量的有機溶劑，同時工藝繁瑣，不適用 于工業化生產。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供，該方 法將來源豐富、價格低廉、生物可降解的木質素通過靜電混紡技術添加到高分子材料中，制 備出安全無毒、綠色環保可降解的復合纖維膜材料，解決目前的資源緊缺與環境危機。該方 法原料供應充足，設備要求低，制備工藝簡單，易于實現工業生產，制備出的共混紡絲材料 成本較低，性能優良，可以滿足市場需求。 為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案如下： -種木質素基靜電混紡材料的制備方法，該方法包括如下步驟： (1)從木質原料中提取木質素； (2)將木質素進行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交聯化的改性處理； (3)將改性后的木質素與共紡材料按重量比1:1?2混合，溶解在有機溶劑中配制 成溶質含量為〇. 1?〇. 4g/mL的靜電紡絲液； (4)采用靜電紡絲工藝制備木質素基靜電混紡材料。 步驟（1)中，所述的木質原料為甘蔗渣、松木木屑和小麥秸桿中的任意一種或幾 種的混合物。 步驟（1)中，所述的從木質原料中提取木質素的方法采用有機溶劑提取法、美國 國標法或燒堿蒸煮法。這些方法都是本領域技術人員公知的技術。 優選采用有機溶劑提取法或燒堿蒸煮法。 所述的有機溶劑提取法為甲醇提取法、乙醇提取法或者乙二醇提取法，這也是本 領域技術人員公知的技術。例如： 甲醇提取法：取10g松木木屑（或其他木質原料），投入到100ml的高壓反應釜， 加入60ml甲醇，190°C高溫反應2h。降至室溫后用稀鹽酸水溶液（pH = 2)沉淀木質素，離 心回收后真空干燥，得甲醇有機型松木木質素。 乙醇提取法：取10g甘蔗渣（或其他木質原料），投入到100ml的高壓反應釜，力口 入60ml乙醇，190°C高溫反應2h。降至室溫后用稀鹽酸水溶液（pH = 2)沉淀木質素，離心 回收后真空干燥，得乙醇有機型甘蔗渣木質素。 乙二醇提取法：取10g小麥秸桿（或其他木質原料），粉碎為2mm長的小段，投入 至IJ 100ml的高壓反應釜，加入70ml乙二醇，190°C高溫反應2h。降至室溫后用稀鹽酸水溶液 (pH = 2)沉淀木質素，離心回收后真空干燥，得乙二醇有機型小麥秸桿木質素。 步驟（2)中，木質素可以有多種形式，例如堿木質素、甲醇型木質素、乙二醇型木 質素、牛皮紙木質素、軟木木質素、硬木木質素、木質素磺酸鹽等等。 步驟（2)中，乙酰化方法為：將木質素加入到吡啶中攪拌至充分溶解后，再加入乙 酸酐,室溫攪拌反應24?48h，將反應液滴加到冷水中，過濾回收乙酰木質素后用冷水洗滌 至中性，真空干燥得乙酰化木質素；其中，木質素、吡啶、乙酸酐的質量體積比為lg :16? 20mL : 16 ?20mL。 步驟（2)中，酸化方法為：當木質素為甲醇型木質素或者乙二醇型木質素時，將木 質素與稀鹽酸混合，懸浮液攪拌30min?45min，過濾除去鹽酸，再加入新鮮稀鹽酸重復酸 化過程5次，最后用去離子水洗滌；洗滌后得到的木質素固體部分在105°C干燥過夜得到酸 化木質素；其中，所述的稀鹽酸濃度為l_2mol/l的稀鹽酸；對于每lg堿木質素，稀鹽酸的 每次加入體積為10?30mL。 步驟（2)中，胺化方法為：當木質素為堿木質素時，取堿木質素和二乙烯三胺混 合，加入蒸餾水，用〇· lmol/L NaOH調節pH在10?10. 5,然后加入37wt %甲醛水溶液，50°C 反應4?6h ;反應結束后，降至室溫后用異丙醇沉淀，再置于40°C真空干燥箱中，真空干燥 即可得到木素胺；其中，堿木質素、甲醛溶液、二乙烯三胺和蒸餾水的質量體積比為lg :1? L 5ml :L 5 ?2ml :10 ?20ml〇 步驟（2)中，甲醛交聯化方法為：當木質素為甲醇型木質素時，取甲醇型木質素， 用四氫呋喃溶解后，加入4wt %甲醛水溶液，再加入KOH，55°C反應6?8h，然后25°C反應 15?19h ;反應液用異丙醇進行沉淀,過濾后重新用四氫呋喃溶解，溶液用異丙醇和甲醇按 體積比1:1的混合液進行沉淀，真空干燥即可得到甲醛交聯木質素；其中甲醇型木質素、四 氫呋喃本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種木質素基靜電混紡材料的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：(1)從木質原料中提取木質素；(2)將木質素進行乙酰化、酸化、胺化或甲醛交聯化的改性處理；(3)將改性后的木質素與共紡材料按重量比1:1～2混合，溶解在有機溶劑中配制成溶質含量為0.1～0.4g/mL的靜電紡絲液；(4)采用靜電紡絲工藝制備木質素基靜電混紡材料。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：應漢杰，朱晨杰，夏治停，曹治，陳勇，吳菁嵐，陳曉春，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32