一种抗紫外疏水性木质纤维素/PVA复合材料及其制备方法

本发明涉及农用地膜，具体涉及一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、塑料地膜的使用有助于农作物保持土壤水分，改变土壤温度等土壤小气候因素，防止杂草生长，甚至减少害虫种群，从而总体上提高作物产量。随着人类越来越快的发展，人们对食物和蔬菜的需求也在增加，农作物的生长对地膜的需求量越来越大，然而传统的塑料地膜通常是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯制成，这些材料极难降解和回收，是对环境有害的，并且对未来的土壤有害。

2、除此之外，植物的光合作用是影响作物生长的重要一环，研究光对农作物的影响对于提高农作物的产量非常重要。太阳光线中含有大量对有色物体有害的紫外光，虽然有地球臭氧的阻挡，但仍有290nm-400nm范围的紫外光入射到地面，这部分紫外光的能量是较高的，长期暴露在紫外线下会对植物生长产生负面影响，可对生物起到某些破坏作用。

3、为了解决传统大棚材料抗紫外能力弱和大量使用对环境污染的问题，提出了一种绿色环保的方法制备可降解抗紫外线地膜的方法，通过酸des破坏玉米秸秆中纤维素、半纤维素和木质素之间连接，溶解半纤维素并改变木质素的分子结构，得到纤维素-木质素的混合物(clm)。这种clm可以用来替代传统抗紫外添加剂用来改善高分子薄膜的抗紫外性能，用clm与pva在水中加热混合，倒入模具中利用溶剂挥发得到薄膜，最后通过浸泡戊二醛交联液增强其抗水性和热稳定性，利用简单的制备工艺高效地制备抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料具有绿色、原料可再生、抗紫外和可降解的特点。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种绿色环保、方法简单高效、原料易得、成本低、适合于大规模生产的生物质基可降解抗紫外疏水性pva复合材料及其制备方法的制备方法，且该方法制备的薄膜材料加工成型好，不仅有良好的抗拉伸强度还有优异的生物可降解性能和耐候特性。

2、为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将粉碎烘干的玉米秸秆原料与酸性低共熔溶剂混合，进行加热预处理，结束后加入去离子水搅拌后静置沉淀；

5、(2)将沉淀离心取出，使用去离子水稀释后，在超声破碎仪中以150w的功率超声分散；

6、(3)将pva-1799按比例加入分散液中90℃密闭加热搅拌2h；

7、(4)pva完全溶解后开盖加热，蒸发部分液体后超声5min除去多余的气泡；

8、(5)除气泡后将混合液倒入模具中在55℃烘箱中干燥成膜；

9、(6)将戊二醛和盐酸混合制备交联剂，制备好的薄膜膜浸泡后取出，在烘箱加热后用去离子水洗涤，并在空气中干燥。

10、优选的，所述步骤(1)中所述为草酸和氯化胆碱摩尔比为1:1的混合物。

11、优选的，所述步骤(1)中所述加热预处理条件为玉米秸秆与低共熔溶剂质量比1:15加热110℃反应。

12、优选的，所述步骤(2)中所述离心的转速为8000rpm，离心时间为5min。

13、优选的，所述步骤(3)中所述的分散液与pva-1799按比例混合，悬浮液中的固体质量与pva-1799的总质量为1g，悬浮液中的固体质量占总质量的0-50％。

14、优选的，所述步骤(4)中所述开盖加热继续蒸发液体至总质量为20g后超声除泡。

15、优选的，所述步骤(6)中所述交联剂为25％戊二醛溶液与盐酸溶液体积比10:1混合制备。

16、优选的，所述步骤(6)中所述浸泡时间为10min。

17、优选的，所述步骤(6)中所属烘箱75℃加热1h。

18、优选的，所述步骤(6)得到的物质基可降解抗紫外农用地膜的拉伸强度为81.18mpa，延伸率为4.73％，且具有良好的拒水性和抗溶胀性。

技术特征：

1.一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热预处理条件为玉米秸秆与低共熔溶剂质量比1:15加热反应。

3.根据权利要求1所述的一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中离心的转速为8000rpm，离心时间为5min。

4.根据权利要求1所述的一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的分散液与pva-1799按比例混合，悬浮液中的固体质量与pva-1799的总质量为1g，clm、pva和水总质量为40g。。

5.根据权利要求1所述的一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述开盖加热蒸发至混合液质量20g。

6.根据权利要求1所述的一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，步骤(6)中戊二酸与盐酸体积比10:1制成交联剂，浸泡时间为10min。

7.根据权利要求1所述的一种抗紫外疏水性木质纤维素/pva复合材料及其制备方法，其特征在于，步骤(6)中烘箱温度75℃加热1h。

技术总结
本发明公开了一种抗紫外疏水性木质纤维素/PVA复合材料及其制备方法，涉及农用薄膜技术领域，包括以下步骤：将氯化胆碱和草酸形成的酸性低共熔溶剂预处理玉米秸秆后，加水沉淀富含纤维素和木质素的混合物(CLM)，离心加水超声得到纤维素‑木质素的分散液。将聚乙烯醇(PVA‑1799)加入分散液中加热融化，利用溶剂蒸发的方法得到一种复合薄膜材料，所得薄膜材料进行表面醛化接枝戊二醛改善复合薄膜材料的疏水性。所制薄膜综合了合成高分子材料和天然高分子材料的优势，其具有良好的可降解性、抗紫外性和拉伸强度，在生物质资源综合利用、农用地膜和可降解材料的制备等领域具有重要的应用前景，为其相似的农业生物质废弃物的高值化利用提供了更多的选择。

技术研发人员：许敬亮,张申,王致远,熊文龙,赵安琪,吕永坤
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6