專利名稱：環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶霞捌渲苽浞椒?br> (一)技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶霞捌渲苽浞椒?，屬于含木質(zhì)素材料的組合物。是天然木質(zhì)素的改性及新材料開發(fā)。
背景技術(shù)：
地球上天然植物材料-木素的數(shù)量?jī)H次于纖維素，估計(jì)每年全世界由植物生長(zhǎng)可產(chǎn)生1500億噸木素。人類利用纖維素已有幾千年的歷史，而木素真正開始研究是1930年以后的事，而且至今沒有很好的利用，大自然提供給人類的大宗資源，每年白白浪費(fèi)掉了。木質(zhì)纖維素物質(zhì)三大組分中，只有木素沒有獲得有效利用，而且成為相關(guān)工業(yè)應(yīng)用中的障礙物和環(huán)境污染物，因此木素資源的利用無論從自然界碳素循環(huán)還是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展角度看意義都非常重大。
木素是苯丙烷單體的無定形高聚物，且在苯環(huán)3、5位有甲氧基，因此化學(xué)性質(zhì)極不活潑。分子量分布十分廣泛，造成在木素利用過程中，分子量的控制十分困難，產(chǎn)物性質(zhì)很不穩(wěn)定。木素溶液的主要特征是低粘度。木素的特性粘度僅為高聚糖的1/40，為合成線型高聚物的1/4。木素分子的形狀處于Einstein球和緊密卷曲體之間。木素結(jié)構(gòu)單元中芳環(huán)的化學(xué)反應(yīng)和木素苯丙烷單元側(cè)鏈上發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)都與木素改性有關(guān)。如何篩選改性方法和條件，使其相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子形狀轉(zhuǎn)化為線形高聚物，是木素開發(fā)利用的關(guān)鍵問題之一。環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶峡梢詮V泛地由于化工、地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。同時(shí)將帶動(dòng)造紙、化工、化肥、農(nóng)膜、機(jī)電、材料、包裝和環(huán)保等產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益三者的統(tǒng)一，對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有重要的應(yīng)用前景和意義。

發(fā)明內(nèi)容1、發(fā)明目的 本發(fā)明的目的是提供一種以天然木素為原料，生產(chǎn)環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶系姆椒?，為可再生資源天然木素的大規(guī)模有效利用服務(wù)。
2、技術(shù)方案 本發(fā)明的技術(shù)方案是將高純木素、樹脂、接枝改性物、引發(fā)劑、增塑劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑等按重量份配比稱量并高速混合；再將上述配料置入二階擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，然后擠出造?；驘釅撼善幕蛐筒漠a(chǎn)品。
各組分按重量比為高純木素10～80、樹脂0～60、接枝改性物1～10、引發(fā)劑0～5、增塑劑2～10、抗氧劑0～1、潤(rùn)滑劑1～5。
高純木素是被有機(jī)溶劑處理、提純的木素。利用木素溶于有機(jī)溶劑、且在有機(jī)溶劑中易于凝聚、聚合的特性，將有機(jī)溶劑制漿、堿法制漿、亞硫酸鹽法制漿、亞氨法制漿、機(jī)械法制漿、生物法制漿等得到的黑(紅)液，經(jīng)濃縮后，按1∶1～10的比例加入熱有機(jī)溶劑；如原料是一般工業(yè)木素產(chǎn)品，按1∶1～6的比例加入熱有機(jī)溶劑攪拌溶解后，離心或過濾除去雜質(zhì)，蒸餾回收有機(jī)溶劑后得到高純木素，分子量＞1000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃。
所述的有機(jī)溶劑主要包括二氧六環(huán)、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇類及衍生物；丙酮、丁酮等酮類及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸類及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯類及衍生物；低級(jí)烷烴醇胺及衍生物；氨、氨水等及銨鹽類等的單一溶劑或復(fù)合溶劑。
樹脂選用低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PA)或酚醛樹脂(PF)等。所述聚合物為乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)，乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)或其它高分子單體聚合物等?？蓪⑵渲械囊环N或幾種配比使用。
接枝改性物選用長(zhǎng)鏈不飽和羧酸及其酯類中的一種或兩種以上的任意組合。，如十一烯基丁二酸酐、十—烷二酸、十一烯基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酯、十八烯酸、聚乳酸、6-羥基己酸、1，2，3，4-環(huán)庚烷四羧酸、1，2，3，4-環(huán)丁烷四羧酸等和其它三官能或多脂族或脂環(huán)族多羧酸，或這些化合物的酸酐等。
引發(fā)劑選用有機(jī)過氧化物中的一種或兩種以上的任意組合。如過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、過氧化對(duì)氯苯甲酰、過氧化乙酰、過氧化枯烯、a，a′-雙(叔丁基過氧二異丙基)苯、二叔丁基過氧化物、2，5-(叔丁基過氧)己烷、1，1-叔丁基過氧-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、叔丁基過氧新戊酸酯、叔丁基過氧-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧苯甲酸酯、雙(4-叔丁基環(huán)己基)過氧二碳酸酯、二異丙基過氧二碳酸酯、叔丁基過氧異丙基碳酸酯，和其它過氧化物；和偶氮雙異丁腈和其它偶氮化合物。
增塑劑選用多元醇、多元醇酯類中的一種或兩種以上的任意組合。如聚乙二醇、二丙二醇、1，3-丁二醇、3-甲基1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，9-壬二醇、新戊二醇、聚四亞甲基二醇、1，4-己二醇、丙三醇、季戊四醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷或多官能多元醇等；己二酸二丁酯、己二酸二(2-乙基己基)酯(DOA)、鄰苯二甲酸二丁酯等。
抗氧劑選用受阻酚類或受阻胺類中的一種或兩種以上的任意組合。，如防老劑甲、防老劑丁、防老劑AP、防老劑H、二叔丁基苯酚、抗氧劑246、抗氧劑264等。
潤(rùn)滑劑選用石蠟、液體石蠟、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯中的一種或者兩種以上的任意組合。
將上述各組分按重量份配比在高速混合機(jī)中混勻；用二階擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)于100～200℃、10～80rpm條件下熔融共混3～10min，然后在110～210℃、0.1～1MPa下擠出造?；驘釅撼善?、各種型材，即得到環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶稀?br> 3、有益效果通過熔融共混將木素改性，使其相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子形狀由Einstein球和緊密卷曲體轉(zhuǎn)化為線形高聚物，使其有利于接枝共聚，增強(qiáng)成膜、網(wǎng)絡(luò)狀成形性和控釋特性。將木素所具有的一系列優(yōu)良屬性，如生物降解、接枝共聚、玻璃化成膜、吸附緩釋、土壤改良等，在熔融共混改性中得以再現(xiàn)和疊加。熔融共混改性后的木素?zé)崴苣噶霞庸ば阅芰己?，在擠塑、吹塑、注塑、發(fā)泡過程中具有優(yōu)良的熱塑性能、力學(xué)性能、抗溶脹性能、完全降解且環(huán)境友好，在自然環(huán)境(光、熱、微生物等)條件下能夠完全降解，其降解誘導(dǎo)期應(yīng)能夠控制，是一種具有很大發(fā)展?jié)摿Φ男滦途G色多功能材料?？梢詮V泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
高純木素的制取1取亞氨法得到的黑(紅)液，加熱濃縮至波美20°以上，按1∶1～8的比例加入50℃的乙酸乙酯，密閉攪拌后加溫至80℃，靜置冷卻2小時(shí)，待混合液分層后，除去底層的雜質(zhì)，上層液蒸餾回收乙酸乙酯，得到的固形物經(jīng)干燥后為高純木素。分子量＞2000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃，水分＜1％。
高純木素的制取2取工業(yè)木素為原料，按1∶6的比例加入90℃的二氧六環(huán)，加HCl調(diào)節(jié)pH＜6，密閉攪拌后加溫至100℃，靜置冷卻2小時(shí)，待混合液分層后，除去底層的雜質(zhì)，上層液蒸餾回收乙酸乙酯，得到的固形物經(jīng)干燥后為高純木素。分子量＞1000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃，水分＜1％。
實(shí)施例1按重量份取高純木素40、低密度聚乙烯40、十一烯基丁二酸酐5、過氧化苯甲酰1、鄰苯二甲酸二丁酯10、防老劑AP 1、液體石蠟2等在高速混合機(jī)中混勻；用二階擠出機(jī)于100℃、80rpm條件下熔融共混10min，然后在110℃、0.1MPa下擠出造粒，即得。
實(shí)施例2按重量份取高純木素60、聚氯乙烯50、十八烯酸6、過氧化月桂酰3、己二酸二丁酯10、防老劑甲1、聚乙烯蠟5等在高速混合機(jī)中混勻；用雙螺桿擠出機(jī)于170℃、80rpm條件下熔融共混6min，然后在140℃、0.4MPa下擠出成條材，即得。
實(shí)施例3按重量份取高純木素30、聚丙烯60、十二烯基丁二酸酯7、過氧化二異丙苯3、己二酸二(2-乙基己基)酯3、二叔丁基苯酚1、硬脂酸4等在高速混合機(jī)中混勻；用雙螺桿擠出機(jī)于200℃、100rpm條件下熔融共混3min，然后在210℃、1MPa下擠出成片材，即得。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶希涮卣髟谟?，它的各組分的重量比為高純木素10～80、樹脂0～60、接枝改性物1～10、引發(fā)劑0～5、增塑劑2～10、抗氧劑0～1、潤(rùn)滑劑1～5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶?，其特征是，所述高純木素是?jīng)的有機(jī)溶劑處理、提純，其分子量＞1000，純度＞60％，玻璃化溫度＞100℃，水分＜1％的木素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶?，其特征是，所述的樹脂選用低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PA)或酚醛樹脂(PF)等。所述聚合物為乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)，乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)或其它高分子單體聚合物等中的一種或幾種配比使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶?，其特征是，所述的接枝改性物選用十一烯基丁二酸酐、十一烷二酸、十一烯基丁二酸酐、十二烯基丁二酸酯、十八烯酸、聚乳酸、6-羥基己酸、1，2，3，4-環(huán)庚烷四羧酸、1，2，3，4-環(huán)丁烷四羧酸等和其它三官能或多脂族或脂環(huán)族多羧酸，或這些化合物的酸酐等長(zhǎng)鏈不飽和羧酸及其酯類中的一種或兩種以上的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶?，其特征是，所述的引發(fā)劑選用過氧化苯甲酰、過氧化月桂酰、過氧化對(duì)氯苯甲酰、過氧化乙酰、過氧化枯烯、a，a′-雙(叔丁基過氧二異丙基)苯、二叔丁基過氧化物、2，5-(叔丁基過氧)己烷、1，1-叔丁基過氧-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、叔丁基過氧新戊酸酯、叔丁基過氧-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧苯甲酸酯、雙(4-叔丁基環(huán)己基)過氧二碳酸酯、二異丙基過氧二碳酸酯、叔丁基過氧異丙基碳酸酯，和其它過氧化物；和偶氮雙異丁腈和其它偶氮化合物等有機(jī)過氧化物中的一種或兩種以上的任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶?，其特征是，所述的增塑劑選用聚乙二醇、二丙二醇、1，3-丁二醇、3-甲基1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，9-壬二醇、新戊二醇、聚四亞甲基二醇、1，4-己二醇、丙三醇、季戊四醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷或多官能多元醇等；己二酸二丁酯、己二酸二(2-乙基己基)酯(DOA)、鄰苯二甲酸二丁酯等多元醇、多元醇酯類中的一種或兩種以上的任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶?，其特征是，所述的抗氧劑選用防老劑甲、防老劑丁、防老劑AP、防老劑H、二叔丁基苯酚、抗氧劑246、抗氧劑264等受阻酚類或受阻胺類中的一種或兩種以上的任意組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶希涮卣魇?，所述的?rùn)滑劑選用石蠟、液體石蠟、硬脂酸、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯中的一種或者兩種以上的任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶系闹苽浞椒?，其步驟是第一步，制備高純木素利用木素溶于有機(jī)溶劑、且在有機(jī)溶劑中易于凝聚、聚合的特性，將有機(jī)溶劑制漿、堿法制漿、亞硫酸鹽法制漿、亞氨法制漿、機(jī)械法制漿、生物法制漿等得到的黑(紅)液，濃縮至波美20°以上，按1∶1～10的比例加入熱有機(jī)溶劑；如原料是一般工業(yè)木素產(chǎn)品，按1∶1～6的比例加入熱有機(jī)溶劑攪拌溶解后，離心或過濾除去雜質(zhì)，蒸餾回收有機(jī)溶劑后得到高純木素，其分子量＞1000以上，純度＞60％以上，玻璃化溫度＞100℃，水分＜1％；第二步，配料按重量份配比取高純木素10～80、樹脂0～60、接枝改性物1～10、引發(fā)劑0～5、增塑劑2～10、抗氧劑0～1、潤(rùn)滑劑1～5，在高速混合機(jī)中混勻；第三步，熔融將配好的料用二階擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)中于100～200℃、30～100rpm條件下熔融共混3～10min；第四步，成型在110～210℃、0.1～1MPa下擠出造?；驘釅撼善?、各種型材，即得產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶系闹苽浞椒?，其特征是，所述的有機(jī)溶劑主要包括二氧六環(huán)、乙酰溴及衍生物；甲醇、乙醇、六氟丙醇等醇類及衍生物；丙酮、丁酮等酮類及衍生物；甲酸、乙酸、丙酸等酸類及衍生物；甲酸乙酯、乙酸乙酯等酯類及衍生物；低級(jí)烷烴醇胺及衍生物；氨、氨水等及銨鹽類等的單一溶劑或復(fù)合溶劑.
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境友好的木素?zé)崴苣噶霞捌渲苽浞椒?，屬含木質(zhì)素材料的組合物技術(shù)領(lǐng)域。它的各組分重量比為高純木素10～80、樹脂0～60、接枝改性物1～10、引發(fā)劑0～5、增塑劑2～10、抗氧劑0～1、潤(rùn)滑劑1～5。它的制備方法包括四個(gè)步驟，原料處理，分離提純高純木素；按重量份配比將木素、接枝改性物、引發(fā)劑、增塑劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑等計(jì)量；在高速混合機(jī)中混勻；用二階擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)于100～200℃、30～100rpm條件下熔融共混3～10min，然后在110～210℃、0.1～1MPa下擠出造?；驘釅撼尚汀１景l(fā)明產(chǎn)品可廣泛地用于化工、農(nóng)地膜、機(jī)電、建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B29C47/36GK1766001SQ20041004089
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者羅學(xué)剛, 徐東 申請(qǐng)人:羅學(xué)剛