本發(fā)明涉及生物質塑料薄膜，具體地，涉及一種超分子熱塑生物質塑料薄膜及其制備方法和應用。
背景技術：
1、塑料材料在推動現(xiàn)代工業(yè)與社會發(fā)展的過程中扮演了重要角色，但其不可降解性和對環(huán)境的污染問題引發(fā)了全球關注。傳統(tǒng)塑料的生產和使用對化石資源依賴嚴重，同時廢棄塑料的堆積對生態(tài)環(huán)境造成了巨大壓力。隨著人們對可持續(xù)發(fā)展需求的增加，開發(fā)綠色環(huán)保的生物質塑料已成為材料科學研究的熱點。然而，許多生物質塑料的制備工藝復雜，且性能表現(xiàn)仍難以與傳統(tǒng)塑料媲美。
2、纖維素是地球上最古老、最豐富的天然高分子，它是植物細胞壁的主要成分，占植物界碳含量的50％以上。作為人類最寶貴的天然可再生資源，纖維素及其衍生物的應用研究已有100多年的歷史。纖維素質地堅韌，具有良好的可塑性、生物相容性，在極寬的溫度范圍內也能保持機械強度和柔韌性，是生物質塑料的良好基材。但是，由于纖維素的水敏感性、難溶以及難熔性，以及分子鏈間的強氫鍵作用導致其制成的薄膜脆而硬，且?；瘻囟雀?，限制了其在某些領域的應用。
技術實現(xiàn)思路
1、針對傳統(tǒng)塑料材料在環(huán)保性和力學性能方面的問題，本發(fā)明提供了一種基于多元醇木質素的超分子熱塑生物質塑料薄膜及其制備方法和應用，該材料以改性多元醇木質素為基礎，通過與動態(tài)交聯(lián)劑在特定條件下熔融均勻混合，并結合熱引發(fā)劑聚合制備，形成具有均勻超分子網絡結構的薄膜塑料，展現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能、粘附性能及環(huán)境友好性。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種超分子熱塑生物質塑料薄膜的制備方法，其包括如下步驟：
3、s1、將木屑與多元醇混合后，依次經過酸處理和堿處理，得到多元醇木質素；多元醇用以改善木質素的溶解性和反應活性；
4、s2、將步驟s1得到的多元醇木質素與含有二硫鍵或者巰基的動態(tài)交聯(lián)劑熔融混合均勻，冷卻后加入熱引發(fā)劑進行聚合，形成均勻的超分子網絡結構，制得生物質凝膠；
5、s3、將步驟s2得到的生物質凝膠在乙?；噭┤芤褐薪櫍缓蠹訜?，使得凝膠與乙?；噭┏浞址磻?，得到超分子熱塑生物質塑料薄膜。
6、上述步驟s1中，多元醇木質素作為基材的主要原因在于其含有豐富的酚羥基結構，這些羥基能夠與硫辛酸中的二硫鍵或巰基協(xié)同作用，通過形成氫鍵增強薄膜的力學性能和化學穩(wěn)定性。此外，多元醇木質素的改性過程引入了多元醇基團，顯著提高了其溶解性和反應活性，為后續(xù)薄膜的均勻網絡形成提供了良好的基礎。
7、步驟s2中，動態(tài)交聯(lián)劑的引入通過形成動態(tài)二硫鍵或巰基網絡，賦予薄膜自修復性能和良好的韌性。將步驟s1中制備的改性多元醇木質素與動態(tài)交聯(lián)劑熔融混合，確保兩者充分混合。冷卻后加入熱引發(fā)劑，并充分攪拌均勻以激活聚合反應。動態(tài)交聯(lián)劑的二硫鍵或巰基不僅在成膜過程中作為交聯(lián)點提升超分子網絡的均勻性，還在聚合物的動態(tài)環(huán)境中賦予薄膜較強的耐久性和柔韌性（見圖1）。
8、步驟s3中，將步驟s2中制得的生物質凝膠薄膜置于乙酰化試劑溶液中浸潤（室溫下浸泡20~40分鐘），以確保乙酰化試劑均勻滲透至凝膠表面及內部。隨后將溶液加熱使羥基與乙酸酐充分反應生成乙?；?，從而降低薄膜表面的極性和粘性。
9、本發(fā)明通過優(yōu)化改性木質素和薄膜成型工藝，成功解決了傳統(tǒng)塑料在環(huán)保性、抗疲勞性及力學性能方面的不足，所制備的薄膜塑料具有優(yōu)異的性能表現(xiàn)。薄膜的拉伸強度高達20?mpa，斷裂伸長率達到160%，展現(xiàn)出卓越的韌性和耐久性，適用于多種應用場景。同時，薄膜對橡膠、玻璃、豬皮等多種基材具有良好的粘附性，可廣泛應用于功能涂層和復合材料。含有二硫鍵或者巰基的動態(tài)交聯(lián)劑的引入通過形成可逆的二硫鍵或巰基網絡，賦予薄膜優(yōu)異的動態(tài)自修復性能和韌性，同時增強了超分子網絡的化學穩(wěn)定性。此外，多元醇木質素中的酚羥基不僅提供了交聯(lián)點，顯著提升了薄膜的力學強度，還通過與二硫鍵或巰基的協(xié)同作用增強了薄膜的柔韌性和粘附性能，以生物質為基礎的綠色制備過程不使用有毒溶劑，符合綠色化學原則，材料可完全降解，有效減少環(huán)境負擔。通過上述技術方案，本發(fā)明的生物質薄膜塑料制備方法工藝簡單、可控性強，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產，兼具高性能與環(huán)境友好性，可廣泛應用于環(huán)保包裝、功能涂層及其他綠色材料領域，為可持續(xù)發(fā)展提供了新的技術解決方案。
10、具體地，步驟s1中，所述多元醇為聚乙二醇、甘油、糖醇中的一種或幾種；所述木屑與多元醇的質量比為1：（4~6）。
11、具體地，步驟s1中，所述酸處理為：加入0.03~0.05?wt%（占整個體系的質量分數(shù)）的濃硫酸，在130~150℃下攪拌1~2小時；和/或
12、所述堿處理為：冷卻至室溫后加入0.01~0.03?wt%（占整個體系的質量分數(shù)）的強堿溶液繼續(xù)攪拌1~3小時。
13、優(yōu)選地，步驟s2中，所述動態(tài)交聯(lián)劑為硫辛酸、3-巰基丙酸、季戊四醇四巰基丙酸酯，所述動態(tài)交聯(lián)劑與所述多元醇木質素的質量比為（0.33~1）：1。
14、具體地，步驟s2中，所述多元醇木質素與動態(tài)交聯(lián)劑在130~150℃下熔融混合1~2小時，冷卻至100~110℃并保持，然后加入熱引發(fā)劑進行聚合。
15、優(yōu)選地，步驟s2中，所述熱引發(fā)劑為過硫酸銨、偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰中，其質量分數(shù)為0.04~0.06wt%（占整個體系的質量分數(shù)）。
16、具體地，步驟s2中，所述聚合條件為：75~85℃下聚合5~6小時。
17、優(yōu)選地，步驟s3中，所述乙?；噭┯梢宜狒c乙醇按體積比1:（2~3）混合，并加入占乙酸酐和乙醇的混合溶液4~6?wt%的吡啶作為催化劑制得；和/或
18、所述生物質凝膠與乙?；噭┑姆磻獥l件為：溫度50~60℃，壓力0.05~0.1?mpa，時間1~2小時。
19、本發(fā)明第二方面提供上述的制備方法制得的超分子熱塑生物質塑料薄膜。
20、本發(fā)明第三方面提供上述的超分子熱塑生物質塑料薄膜在制備包裝材料或者功能涂層中的應用。
21、通過上述技術方案，本發(fā)明實現(xiàn)了以下有益效果：
22、1、本發(fā)明通基于改性多元醇木質素和動態(tài)交聯(lián)劑的協(xié)同作用，制備的生物質薄膜塑料形成均勻的超分子網絡，不僅在力學性能和粘附性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，同時在動態(tài)環(huán)境中展現(xiàn)了較強的自修復能力和抗疲勞性，適用于環(huán)保包裝、功能涂層及其他高性能應用領域。
23、2、動態(tài)交聯(lián)劑引入的動態(tài)二硫鍵或巰基網絡顯著提升了薄膜的自修復性能和柔韌性，同時進一步增強了材料對多種基材的粘附性能，可廣泛應用于環(huán)保包裝和功能涂層。
24、3、制備工藝綠色環(huán)保，過程不使用有毒溶劑，符合可持續(xù)發(fā)展要求，同時工藝簡單高效，適合大規(guī)模工業(yè)化生產，為開發(fā)高性能環(huán)境友好型塑料材料提供了全新解決方案。
1.一種超分子熱塑生物質塑料薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述多元醇為聚乙二醇、甘油、糖醇中的一種或幾種；所述木屑與多元醇的質量比為1：（4~6）。
3.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述酸處理為：加入0.03~0.05?wt%的濃硫酸，在130~150℃下攪拌1~2小時；和/或
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述動態(tài)交聯(lián)劑為硫辛酸、3-巰基丙酸、季戊四醇四巰基丙酸酯中的一種或幾種，所述動態(tài)交聯(lián)劑與所述多元醇木質素的質量比為（0.33~1）：1。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述多元醇木質素與動態(tài)交聯(lián)劑在130~150℃下熔融混合1~2小時，冷卻至100~110℃并保持，然后加入熱引發(fā)劑進行聚合。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述熱引發(fā)劑為過硫酸銨、偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰，其質量分數(shù)為0.04~0.06wt%。
7.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述聚合條件為：75~85℃下聚合5~6小時。
8.?根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述乙?；噭┯梢宜狒c乙醇按體積比1:（2~3）混合，并加入占乙酸酐和乙醇的混合溶液4~6?wt%的吡啶作為催化劑制得；和/或
9.權利要求1至8中任一項所述的制備方法制得的超分子熱塑生物質塑料薄膜。
10.權利要求9所述的超分子熱塑生物質塑料薄膜在制備包裝材料或者功能涂層中的應用。