专利名称：一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料制备薄膜的技术领域，特别涉及一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法。
背景技术：
我国每年屠宰大量牲畜及禽类，排放大量的屠宰废弃物。有畜毛、羽毛、蹄壳、角毛被、表皮、趾甲等，这些屠宰废弃物若处理不善不但会污染环境而且会造成资源的浪费。近年来政府部门不断加大对屠宰废弃物处理问题的重视，出台了一些积极的政策。屠宰废弃物如何综合开发利用，是目前急待解决的问题。禽类的羽毛中含有大量的角蛋白，目前国内外已有人经过在采取适当处理方法处理屠宰废弃物，大体都是以化学法处理，可生物分为酸碱处理法、还原法、氧化法等。在进行化学法处理屠宰废弃物时，常加入一定量的变性剂、表面活性剂等试剂，以破坏分子间作用力、氢键等来处理屠宰废弃物，但所用试剂对环境造成污染。随着科学技术水平的提高，废旧高分子材料实现能量和资源的闭路循环的绿色化利用前景广阔，应用价值也越来越大。只有充分开发高分子材料的循环利用，才能使高分子材料真正成为对自然环境友好的材料，这对于可生物持续发展具有非常重要和深远的意义。合成高分子具有价格便宜，加工简单，合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等特点，给人类生活带来极大方便，在生产中的应用也极为广泛，但绝大部分不能像天然纤维一样在自然界中降解。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法。本发明所选用的离子液体能够作为禽类羽毛和毛发等角蛋白、甲壳质、合成高聚物的溶剂，利用本发明，制备共混膜时无需其他改性试剂、表面活性剂等助剂，制备共混膜溶剂组成非常简单，原则上只是离子液体。如此简单处理屠宰废弃物，不产生助剂污染，解决废水的污染问题。因此，通过共混加工成型的膜中各种材料不仅能够保持自身原有的优点，还能通过不同分子之间的相互作用结合，各种优势互补，因而获得优越的高分子共混膜。本发明方法工艺简单，操作方便，绿色无污染，对工作人员及环境友好。本发明的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法如下(I)将家禽羽毛、毛发或甲壳质以及合成高聚物用水漂洗干净，再以有机醇清洗，焙烘干燥至恒重；(2)将家禽羽毛40-96%、合成高聚物4_60%与离子液体，毛发10_95%、合成高聚物5-90%与离子液体或甲壳质25-95%、合成高聚物5-75%与离子液体混合均匀，在室温至130°C下溶解IOmin-IOh,配制成溶质总质量分数为2-50%的溶液，上述百分比均为质量百分比；
(3)将上述所得溶液转移至容器内，在室温至80°C的温度，压力0. OlMPa-O. IMPa条件下脱泡后成膜，所制得的膜放入温度为室温至90°C的凝固浴中固化成膜，固化后取出水洗、晾干即获得基于生物质材料的高分子共混膜。所述步骤(I)中的禽类羽毛选自鸡毛、鸭毛或鹅毛。所述步骤(I)中的甲壳质选自虾壳或蟹壳。所述步骤(I)中的毛发为动物毛发，选自人发、羊毛、猪毛、牛毛、兔毛、马尾巴毛或牦牛毛。所述步骤(I)中的合成高聚物为脂肪族聚酯类高分子，选自聚乳酸(PLA)、聚乙烯 醇(PVA)、乳酸-己内酯共聚物、乙交酯-丙交酯共聚物或己内酯-聚醚共聚物。所述步骤(I)中的有机醇为甲醇、乙醇或异丙醇。所述步骤(2)中的离子液体为咪唑、批唳或苯并咪唑离子液体。所述步骤(3)中的凝固浴为去离子水、自来水、醇中的一种或几种。所述的凝固浴为去离子水与醇的混合溶液或自来水与醇的混合溶液时，醇的体积百分含量为1_99%。针对背景技术中已有问题，本发明提出了一种基于生物质材料的高分子共混膜的方法。利用本发明，制备共混膜时无需其他改性试剂、表面活性剂等助剂，制备共混膜溶剂组成非常简单，原则上只是离子液体。将合成高聚物、畜毛、羽毛、蹄壳、角毛被、表皮、趾甲等与离子液体，或合成高聚物、毛发和离子液体，或可合成高聚物、甲壳质和离子液体混合均匀，在温度作用下形成混合均匀溶液，将混合液倒在成膜板上，然后再在真空脱泡后成膜，将所制的混合溶液放在合适的容器中，再放入适当的凝固浴中固化成膜，固化后取出水洗晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。如此简单处理屠宰废弃物，不产生助剂污染，解决废水的污染问题。具体的说，本发明设计提供一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，SP应用上述的离子液体为溶剂对合成高聚物、畜毛、羽毛、蹄壳、角毛被、表皮、趾甲、人类毛发、甲壳质等进行溶解，对溶解后形成的混合溶液进行成膜。在制备共混膜时，混合溶液中仅含所需合成高聚物、畜毛、羽毛、蹄壳、角毛被、表皮、趾甲、人类毛发、甲壳质和离子液体。可在常规的实验条件下实施，在此条件下，屠宰废弃物的溶解度随时间、温度而变化，可生物以利用时间和温度来控制溶解度。有益效果(I)利用本发明，制备共混膜时无需其他改性试剂、表面活性剂等助剂，制备共混膜溶剂组成非常简单，原则上只是离子液体。(2)方法简单，操作方便，如此简单处理屠宰废弃物，不产生助剂污染，解决废水的污染问题，因此绿色无污染，对工作人员及环境友好。(3)通过共混加工成型的膜中各种材料不仅能够保持自身原有的优点，还能通过不同分子之间的相互作用结合各种优势互补，从而获得优越的高分子共混膜。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I将禽类羽毛、合成高聚物原料清洗干燥后，称取禽类羽毛2. 5g、合成高聚物2. 5g将禽类羽毛、合成高聚物原料剪成1_5_，溶解于I-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，温度95°C，在机械搅拌的作用下，溶解9h，制成溶解质量分数为7. 5%成膜溶液，在真空烘箱脱泡后，倒在玻璃板上，用自制的具有一定厚度的玻璃棒刮膜，然后将所刮膜和玻璃板一同放入70°C的去离子水凝固浴中，经固化后将膜取出，经5次水洗后晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。该膜厚度为0.5mm。实施例2将甲壳质、合成高聚物原料清洗干燥后，称取甲壳质2. 5g、合成高聚物2. 5g，将甲壳质、合成高聚物原料剪碎，溶解于I-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，温度100°C，在机械搅拌的作用下，溶解9h，制成溶解质量分数为7. 5%成膜溶液，在真空烘箱脱泡后，倒在玻璃板上，用自制的具有一定厚度的玻璃棒刮膜，然后将所刮膜和玻璃板一同放入70°C的去离子水凝固浴中，经固化后将膜取出，经5次水洗后晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。该膜厚度为0. 5mm。实施例3将毛发、合成高聚物原料清洗干燥后，称取毛发2. 5g、合成高聚物2. 5g，将毛发、合成高聚物原料剪成l_5mm，溶解于I-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，温度120°C，在 机械搅拌的作用下，溶解9h，制成溶解质量分数为7. 5%成膜溶液，在真空烘箱脱泡后，倒在玻璃板上，用自制的具有一定厚度的玻璃棒刮膜，然后将所刮膜和玻璃板一同放入70°C的去离子水凝固浴中，经固化后将膜取出，经5次水洗后晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。该膜厚度为0. 5mm。实施例4将禽类羽毛、合成高聚物原料清洗干燥后，称取禽类羽毛2. 5g、合成高聚物2. 5g,将禽类羽毛、合成高聚物原料剪成l_5mm，溶解于I- 丁基-3-甲基咪唑烯丙基盐离子液体中，温度90°C，在机械搅拌的作用下，溶解9h，制成溶解质量分数为10%成膜溶液，在真空烘箱脱泡后，倒在玻璃板上，用自制的具有一定厚度的玻璃棒刮膜，然后将所刮膜和玻璃板一同放入70°C的去离子水凝固浴中，经固化后将膜取出，经5次水洗后晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。该膜厚度为0.65mm。实施例5将甲壳质、合成高聚物原料清洗干燥后，称取甲壳质2. 5g、合成高聚物2. 5g，将甲壳质、合成高聚物原料剪碎，溶解于I-丁基-3-甲基咪唑烯丙基盐离子液体中，温度100°C，在机械搅拌的作用下，溶解9h，制成溶解质量分数为10%成膜溶液，在真空烘箱脱泡后，倒在玻璃板上，用自制的具有一定厚度的玻璃棒刮膜，然后将所刮膜和玻璃板一同放入70°C的去离子水凝固浴中，经固化后将膜取出，经5次水洗后晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。该膜厚度为0. 65mm。实施例6将毛发、合成高聚物原料清洗干燥后，称取毛发2. 5g、合成高聚物2. 5g，将毛发、合成高聚物原料剪成l_5mm，溶解于I-丁基-3-甲基咪唑烯丙基盐离子液体中，温度120°C，在机械搅拌的作用下，溶解9h，制成溶解质量分数为10%成膜溶液，在真空烘箱脱泡后，倒在玻璃板上，用自制的具有一定厚度的玻璃棒刮膜，然后将所刮膜和玻璃板一同放入 85°C的去离子水凝固浴中，经固化后将膜取出，经5次水洗后晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。该膜厚度为0.65mm。
权利要求
1.一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，该制备方法如下 (I)将家禽羽毛、毛发或甲壳质以及合成高聚物用水漂洗干净，再以有机醇清洗，焙烘干燥至恒重； (2 )将家禽羽毛40-96%、合成高聚物4-60%与离子液体，毛发10-95%、合成高聚物5-90%与离子液体或甲壳质25-95%、合成高聚物5-75%与离子液体混合均匀，在室温至130°C下溶解IOmin-IOh,配制成溶质总质量分数为2-50%的溶液，上述百分比均为质量百分比； (3)将上述所得溶液转移至容器内，在室温至80°C的温度，压力0. OlMPa-O. IMPa条件下脱泡后成膜，所制得的膜放入温度为室温至90°C的凝固浴中固化成膜，固化后取出水洗、晾干即获得基于生物质材料的高分子共混膜。
2.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中的禽类羽毛选自鸡毛、鸭毛或鹅毛。
3.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中的甲壳质选自虾壳或蟹壳。
4.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中的毛发为动物毛发，选自人发、羊毛、猪毛、牛毛、兔毛、马尾巴毛或牦牛毛。
5.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中的合成高聚物为脂肪族聚酯类高分子，选自聚乳酸、聚乙烯醇、乳酸-己内酯共聚物、乙交酯-丙交酯共聚物或己内酯-聚醚共聚物。
6.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中的有机醇为甲醇、乙醇或异丙醇。
7.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的离子液体为咪唑、吡啶或苯并咪唑离子液体。
8.根据权利要求I所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的凝固浴为去离子水、自来水、醇中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，其特征在于所述的凝固浴为去离子水与醇的混合溶液或自来水与醇的混合溶液时，醇的体积百分含量为1_99%。
全文摘要
本发明涉及一种基于生物质材料的高分子共混膜的制备方法，该方法先将合成高聚物、生物质材料和离子液体混合均匀，在室温至130℃下溶解10min-10h，配制成溶质质量分数为2-50%的溶液，然后再真空脱泡后成膜，将所制的混合溶液放入成膜器皿，再放入适当的凝固浴中固化成膜，固化后取出，水洗晾干即得基于生物质材料的高分子共混膜。本发明所选用的离子液体能够作为禽类羽毛和毛发等角蛋白、甲壳质、合成高聚物的溶剂，通过共混加工成型的膜中各种材料不仅能够保持自身原有的优点，还能通过不同分子之间的相互作用结合各种优势互补，从而获得优越的高分子共混膜。本发明方法工艺简单，操作方便，绿色无污染，对工作人员及环境友好。
文档编号C08L5/08GK102775623SQ201210238078
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者王明, 赵涛 申请人:东华大学