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一种 生物质基环保膜及制备方法

阅读：249发布：2024-02-27

专利汇可以提供一种生物质基环保膜及制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种生物质基环保膜及制备方法，所述环保膜包含按重量分数比组成的下列组分：生物质类高分子40-80份，无机填料 20-60份，分散剂0.02-0.1份。所述环保膜的制备方法为：在分散剂和机械搅拌的助分散作用下，将无机填料分散到水性体系中形成较为稳定的悬浮体系，然后加入生物质类高分子，采用常温、或升温减压溶解，通过溶液共混-流延、凝固、干燥工艺获得厚度为25-200微米的复合薄膜。本发明制备的环保膜不仅生产方法简单、工艺环保，而且所选原料中的生物质类高分子是一类来源丰富、可再生、可降解的环境友好材料，该环保膜可广泛适用于食品包装、购物袋、生活和办公用纸等领域。，下面是一种生物质基环保膜及制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种生物质基环保膜，其特征在于：包含按重量分数比组成的下列组分：
生物质类高分子： 40-80份
无机填料： 20-60份
分散剂： 0.02-0.1份。
2.根据权利要求1所述的生物质基环保膜，其特征在于：所述的生物质类高分子至少是纤维素、壳聚糖、淀粉及褐藻酸钠中的一种。
3.根据权利要求2所述的生物质基环保膜，其特征在于：所述纤维素至少是竹纤维素、棉纤维素及麻纤维素中的一种。
4.根据权利要求1所述的生物质基环保膜，其特征在于：所述的无机填料至少是碳酸钙、硅藻土、云母、滑石粉及凹凸棒土中的一种，其粒径均为800-4000目。
5.根据权利要求1所述的生物质基环保膜，其特征在于：所述的分散剂至少是六偏磷酸钠、多缩聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠及聚丙烯酸钠中的一种。
6.一种生物质基环保膜制备方法，其特征在于：制备过程如下：
⑴在分散剂和机械搅拌的助分散作用下，将20-60份无机填料分散到水性体系中形成较稳定的悬浮体系；
⑵然后在悬浮体系中加入40-80份生物质类高分子，采用常温、或升温减压脱水溶解，通过溶液共混-流延、凝固、干燥工艺获得厚度为25-200微米的复合薄膜。
7.根据权利要求6所述的生物质基环保膜制备方法，其特征在于：所述的水性体系至少是市售的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液、0.5-2wt%的醋酸水溶液及去离子水中的一种。
8.根据权利要求6或7所述的生物质基环保膜制备方法，其特征在于：所述的生物质类高分子为纤维素时，其水性体系为市售的 N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液；所述的生物质类高分子为壳聚糖时，其水性体系为浓度0.5-2wt%的醋酸水溶液；所述的生物质类高分子为淀粉及褐藻酸钠中的一种时，其水性体系为去离子水。
9.根据权利要求6或7所述的生物质基环保膜制备方法，其特征在于：所述的升温减压脱水溶解是指当水性体系为市售的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液时，为使纤维素能很好的溶解，需将溶液温度升高到90-120℃之间，减压到0.05MPa左右脱水到含水量在
13-15wt%范围，并加入占纤维素重量0.5-1%的抗氧化剂没食子酸丙酯。
10.根据权利要求6所述的生物质基环保膜制备方法，其特征在于：所述的凝固是指在纤维素的成膜过程中，需要用凝固浴来调控膜的形态，凝固浴的组成为水、甲醇、乙醇、异丙醇及由它们以任意比例组成的二元混合物中的一种。

说明书全文

一种生物质基环保膜及制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工膜材料制备技术领域，尤其是一种生物质基环保膜及制备方法。

背景技术

[0002] 随着石油、煤、天然气等不可再生资源的日趋减少和人们环保意识、资源可持续性利用意识的增强，利用天然可再生资源、生产环境可降解材料，以减少“白色污染”，成为材料科学研究的热点之一。纤维素是地球上最古老、最丰富的可再生资源，也是可生物降解的材料，但大量的分子内和分子间氢键使其难溶、难熔，这在很长一段时间内阻碍了纤维素的广泛应用，直到20世纪60年代，一种天然纤维素的环保型良溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物的问世才使得直接利用木材、竹子、麦秆等天然植物纤维素有了本质突破。一些其它溶剂体系如氯化锂/二甲基乙酰胺、1-丁基-3-甲基咪唑氯代和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯代离子液体以及强碱/尿素等相继开发更是拓展了纤维素的应用领域。

[0003] 然而，天然高分子材料如纤维素、壳聚糖、褐藻酸钠等由于吸湿性高、强度低等缺点严重限制了其在造纸、包装等领域的应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物质基环保膜及制备方法。

[0005] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

[0006] 一种生物质基环保膜，包含按重量分数比构成的下列组分：

[0007] 生物质类高分子： 40-80份

[0008] 无机填料： 20-60份

[0009] 分散剂： 0.02-0.1份。

[0010] 而且，所述的生物质类高分子至少是纤维素、壳聚糖、淀粉及褐藻酸钠中的一种。

[0011] 而且，所述的纤维素至少是竹纤维素、棉纤维素及麻纤维素中的一种。

[0012] 而且，所述的无机填料至少是碳酸钙、硅藻土、云母、滑石粉及凹凸棒土中的一种，其粒径为800-4000目。

[0013] 而且，所述的分散剂至少是六偏磷酸钠、多缩聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠及聚丙烯酸钠中的一种。

[0014] 一种生物质基环保膜制备方法，其制备过程为：

[0015] ⑴在分散剂和机械搅拌的助分散作用下，将20-60份无机填料分散到水性体系中形成较稳定的悬浮体系；

[0016] ⑵然后在悬浮体系中加入40-80份生物质类高分子，采用常温、或升温减压脱水溶解，通过溶液共混-流延或溶液共混-挤出（删掉蓝色字体部分）、凝固、干燥工艺获得厚度为25-200微米的复合薄膜。

[0017] 而且，所述的水性体系至少是市售的 N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液、0.5-2wt%的醋酸水溶液及去离子水中的一种。

[0018] 而且，所述的生物质类高分子为纤维素时，其水性体系为市售的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液；所述的生物质类高分子为壳聚糖时，其水性体系为浓度0.5-2wt%的醋酸水溶液；所述的生物质类高分子为淀粉及褐藻酸钠中的一种时，其水性体系为去离子水。

[0019] 而且，所述的升温减压脱水溶解是指当水性体系为市售的N-甲基吗啉-N-氧化物的水溶液时，为使纤维素能很好的溶解，需将溶液温度升高到90-120℃之间，减压到0.05MPa左右脱水到含水量在13-15wt%，并加入占纤维素重量0.5-1%的抗氧化剂没食子酸丙酯。

[0020] 而且，所述的凝固是指在纤维素的成膜过程中，需要用凝固浴来调控膜的形态。

[0021] 而且，所述的凝固浴的组成至少是水、甲醇、乙醇及异丙醇中的一种，或由它们以任意比例，任意组合构成的二元或多元混合物。

[0022] 本发明的优点和积极效果是：

[0023] 与现有技术相比，本发明制备的环保膜，不仅生产方法简单、工艺环保，而且所选原料中的生物质类高分子是一类来源丰富、可再生、可降解的环境友好材料。该环保膜可广泛适用于食品包装、购物袋、生活和办公用纸等领域。

具体实施方式

[0024] 以下对本发明实施例做进一步详述：需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

[0025] 实施例1：一种生物质基环保膜及制备方法，其制备方法为：

[0026] （1）将一定量市售的NMMO溶液（含水量50%左右）、80份（重量）竹纤维素和0.8份（重量）没食子酸丙酯，一起加入到带有升温、搅拌和减压装置的容器中；在90℃下搅拌30min，使纤维素达到最佳的溶胀状态；开启减压装置，在100℃的温度下蒸出部分水，制成透明的纤维素溶液。

[0027] （2）往（1）的纤维素溶液中加入20份（重量）800目碳酸钙和0.02份（重量）十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌约30min。抽真空脱泡，得纤维素-碳酸钙混合溶液。

[0028] （3）调整刮刀高度，将纤维素-碳酸钙混合溶液通过溶液流延法专用设备涂敷在专用基带上，然后依次经过由20%体积分数的乙醇组成的凝固浴、水洗浴、干燥步骤获得厚度约25微米的复合膜。

[0029] 实施例2：一种生物质基环保膜及制备方法，其制备方法为：

[0030] （1）将一定量市售的NMMO溶液（含水量50%左右）、40份（重量）棉纤维素和0.2份（重量）没食子酸丙酯，一起加入到带有升温、搅拌和减压装置的容器中；在90℃下搅拌30min，使纤维素达到最佳的溶胀状态；开启减压装置，在100℃的温度下蒸出部分水，制成透明的纤维素溶液。

[0031] （2）往（1）的纤维素溶液中加入60份（重量）2000目碳酸钙和0.1份（重量）十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌约30min。抽真空脱泡，得纤维素-碳酸钙混合溶液。

[0032] （3）调整刮刀高度，将纤维素-碳酸钙混合溶液通过溶液流延法专用设备涂敷在专用基带上，然后依次经过由20%体积分数的丙醇组成的凝固浴、水洗浴、干燥步骤获得厚度约200微米的复合膜。

[0033] 实施例3：一种生物质基环保膜及制备方法，其制备方法为：

[0034] （1）将一定量浓度为2%的醋酸水溶液和60份（重量）壳聚糖（脱乙酰度90%）一起加入到带有升温、搅拌和减压装置的容器中，搅拌使壳聚糖完全溶解。

[0035] （2）往（1）的溶液中加入40份（重量）4000目超细云母粉和0.05份（重量）聚丙烯酸钠，继续搅拌约30min。抽真空脱泡，得壳聚糖-云母混合溶液。

[0036] （3）调整刮刀高度，将壳聚糖-云母混合溶液通过溶液流延法专用设备涂敷在专用基带上，然后依次经过稀碱（约0.2mol/L的氢氧化钠溶液）溶液、水洗、干燥步骤获得厚度约100微米的复合膜。

[0037] 实施例4：一种生物质基环保膜及制备方法，其制备方法为：

[0038] （1）将一定量市售的NMMO溶液（含水量50%左右）、80份（重量）竹纤维素和0.8份（重量）没食子酸丙酯，一起加入到带有升温、搅拌和减压装置的容器中；在90℃下搅拌30min，使纤维素达到最佳的溶胀状态；开启减压装置，在100℃的温度下蒸出部分水，制成透明的纤维素溶液。

[0039] （2）往（1）的纤维素溶液中加入20份（重量）1000目硅藻土和0.02份（重量）十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌约30min。抽真空脱泡，得纤维素-碳酸钙混合溶液。

[0040] （3）调整刮刀高度，将纤维素-硅藻土混合溶液通过溶液流延法专用设备涂敷在专用基带上，然后依次经过由20%体积分数的乙醇组成的凝固浴、水洗浴、干燥步骤获得厚度约100微米的复合膜。

[0041] 实施例5：一种生物质基环保膜及制备方法，其制备方法为：

[0042] （1）将一定量市售的NMMO溶液（含水量50%左右）、40份（重量）棉纤维素和0.2份（重量）没食子酸丙酯，一起加入到带有升温、搅拌和减压装置的容器中；在90℃下搅拌30min，使纤维素达到最佳的溶胀状态；开启减压装置，在100℃的温度下蒸出部分水，制成透明的纤维素溶液。

[0043] （2）往（1）的纤维素溶液中加入60份（重量）2000目滑石粉和0.1份（重量）十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌约30min。抽真空脱泡，得纤维素-碳酸钙混合溶液。

[0044] （3）调整刮刀高度，将纤维素-滑石粉混合溶液通过溶液流延法专用设备涂敷在专用基带上，然后依次经过由20%体积分数的丙醇组成的凝固浴、水洗浴、干燥步骤获得厚度约100微米的复合膜。

[0045] 实施例6：一种生物质基环保膜及制备方法，其制备方法为：

[0046] （1）将一定量浓度为2%的醋酸水溶液和60份（重量）壳聚糖（脱乙酰度90%）一起加入到带有升温、搅拌和减压装置的容器中，搅拌使壳聚糖完全溶解。

[0047] （2）往（1）溶液中加入40份（重量）4000目超细凹凸棒土和0.05份（重量）聚丙烯酸钠，继续搅拌约30min。抽真空脱泡，得壳聚糖-云母混合溶液。

[0048] （3）调整刮刀高度，将壳聚糖-凹凸棒土混合溶液通过溶液流延法专用设备涂敷在专用基带上，然后依次经过稀碱（约0.2mol/L的氢氧化钠溶液）溶液、水洗、干燥步骤获得厚度约100微米的复合膜。

[0049] 将以上各实施例所得薄膜切成80mm×15mm尺寸的试样各5条，于室温（25℃左右）和相对湿度50%条件下测试其力学性能，参考GB/T13022-1991标准，以拉伸速度50mm/min

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