專利名稱：高抗水性高強度再生纖維素膜制備方法
目前塑料薄膜已成為人類社會用途廣泛的物質，但是塑料廢膜在自然界難以降解而造成環境污染，例如農用地膜殘留在土壤中阻礙毛細作用和破壞土壤物性，引起作物減產。各種塑料包裝膜、購物袋用完丟棄后不僅污染環境而且經常引起陸地海洋動物誤食而窒息死亡，焚燒又產生廢氣污染大氣層……。為此，必須研究和開發生物可降解膜。植物纖維素是地球上最豐富的資源，利用各種纖維素漿生產生物可降解膜不僅原料充足、價廉而且可保護環境。
近十年再生纖維素膜的研制和開發進展較塊。蘇聯(Su1047928，1983)、西德(DE3002438A1，1980)、日本(Polymer J.16，857，1984)等均報導了用銅氨法制備再生纖維素絲和膜。中國專利(881030368和901092509)也公開了用銅氨法制備再生纖維素膜的方法。上述一些方法的不足之處是纖維素銅氨溶液中銅用量較高，這不僅不利于溶液凝固成膜，而且影響成本。此外，上述再生纖維素膜均不耐水，濕膜強度下降利害。另處，上述方法所使用的原料均采用棉短絨漿，這樣，限制了原料來源。
本發明的目的是制備抗水性高強度再生纖維素膜、并不斷降低成本。
實現本發明的目的所采取的措施是以造紙用的蘆葦漿、麥桿漿或棉短絨漿為原料，這些漿料的α-纖維素含量為80～95%。α-纖維素與Cu(OH)2、氨水(20～26%)在0-10℃下混合、攪拌后迅速生成纖維素銅氨絡合物，從而使纖維素溶解，變成深蘭色透明溶液。各組分的重量百分比如下α-纖維素 5-10%銅 2-3%氨 8-12%水 其余部分本發明的關鍵是用堿液活化Cu(OH)2，可大大提高其效率，使纖維素易于溶解，而且可使銅用量降抵到3%以下。過去的專利報導銅含量最低為3.2%，最高達4.4%。這樣制得的纖維素溶液，在堿、酸二步凝固浴(10～15%NaOH水溶液，15～20℃;5～8H2SO4水溶液，20～25℃)中能在0.5～2分鐘內凝固并再生成無色透明薄膜，再經拉伸取向、增塑、干燥(50～70℃)后用少許稀桐油(含0.01-0.03%催化劑CYCO)處理，并在80～100℃下經過1～3分鐘即可交聯。
本發明與已知技術相比有實質性差別，且具有明顯的實質性進步。本發明以造紙用蘆葦漿、麥桿漿或棉短絨漿為原料，其粘均分子量Mn為5×104～25×104，采用新銅氨法通過中試設備制造出抗水性、高強度再生纖維素膜，在水中浸泡后仍保持優良的力學性能，而且又具有生物可降解性特點，是理想的農膜和包裝膜，同時，本發明方法可采用各種植物纖維或農業廢棄物制的纖維素漿，原料豐富且價廉。這類膜不僅力學性能優于聚乙烯膜，且無毒、無害，又能耐低溫，即使被動物誤食后，也無害，并可被消化掉。
由于本發明的膜生產過程所用的化工原料均可回收，投入工業化生產(如生產規模2000噸/年以上)，則具有顯著的經濟效益(8000元/噸)和較高的社會效益。
實施例在低于10℃的溶解槽內加入5kg纖維素(Mη＝16×104)，2.6kg活化的Cu(OH)2及31kg氨水(其中NH3為7.4kg)攪拌五小時，溶解4小時以上，再加20kg軟水稀釋，并攪拌1小時，這樣制得的溶液再通過80目鎳鉻網過濾，然后在真空罐中脫泡40小時。纖維素溶液從磨口噴出后，在以下凝固液中進行二步浴凝固膜成型10%NaOH水溶液，20℃;5%H2SO4，25℃。成型速度為28米/分鐘，膜經過拉伸取向，增塑、干燥后再用少量稀桐油處理并在80℃下交聯。這種膜具有優良的抗水性、強度和柔性，其干膜和用水浸泡的濕膜的抗張強度分別為312kg/cm2和200kg/cm2;斷裂伸長分別為83%和88%;撕裂強度為97kg/cm2。而且，膜埋在土壤中3個月左右就變成碎片，半年左右被微生物完全分解掉。
權利要求
1.一種天然高分子纖維素膜，采用新銅氨法制備生物可降解性再生纖維素膜，其特征在于以造紙用的蘆葦漿、麥桿漿或棉短絨漿為原料，按新銅氨法，使α-纖維素與Cu(OH)2、氨水混合攪拌，使纖維素易于溶解，經堿、酸二步凝固處理而成無色透明薄膜，再經拉伸取向、增塑、干燥、表面交聯處理步驟，得到抗水、強軔性的再生纖維素膜；
2.按權利要求1所述的新銅氨法，其特征在于以粘均分子量Mη為5×104～25×104的蘆葦漿、麥桿漿或棉短絨為原料，在10℃以下，與活化后的Cu(OH)2和氨水(20-26%)混合溶解成深蘭色透明液體;各組份重量百分比為α-纖維素 5～10%銅 2～3%氨 8～12%;其余部分為水;
3.按權利要求1所述的堿、酸二步凝固處理，其特征在于纖維素溶液在堿、酸二步凝固浴中能在0.5～2分鐘內凝固并再生成無色透明薄膜;在15～20℃下，使用的NaOH的濃度為10～15%，在20～25℃下，使用的H2SO4的濃度為5～8%;使用的Cu(OH)2需經用堿液活化后，再輸入溶解槽;
4.按權利要求1所述的提高纖維素膜抗水性和強軔性交聯步驟，其特征在于用稀桐油處理再生纖維素膜，稀桐油中需加入0.01～0.03%的催化劑CYCO;在80～100℃下，用稀桐油處理1～3分鐘內可迅速交聯形成極薄的防水層。
全文摘要
本發明公開了一種制備高抗水性高強度生物可降解膜的方法。以蘆葦漿、麥桿漿或棉短絨漿為原料，采用新銅氨法通過中試設備制造再生纖維素膜。該法的特點是銅用量少(2～3％)，再生纖維素溶解迅速。這種膜只用少量稀桐油交聯后就具有優良的抗水性能和強韌性，干膜和濕膜的抗張強度分別為312kg/cm
文檔編號D01F2/04GK1091144SQ9310182
公開日1994年8月24日 申請日期1993年2月19日 優先權日1993年2月19日
發明者張俐娜, 楊光, 嚴山紅, 劉海清 申請人:武漢大學