表白 DES 的反映性即便正在收受接管战再操纵后也得以保存

成果显示,木质纤维素生物塑料履历了膨缩过程,正在土壤中安葬 2 个月后分裂,这可能是因为微生物(例如细菌和实菌)的存正在,由于微生物能够间接和消化生物塑猜中的纤维素和木质素大。

最终,生物塑料被掩埋了 3 个月后被完全生物降解,而正在不异的安葬时间后,PVC 连结其原始外形不变,这反映了这种不成生物降解的塑料对的持久承担。

胡良兵告诉 DeepTech,他们将天然多孔木材基质为浆液,借此获得的材料显示出较高机械强度。正在变为塑料之后,它不只能能正在液体中连结不变性,还具有抗紫外线的能力,此外也能像常见塑料袋一样“兜得住液体”。

因为缠结的微/纳米纤维素和再生的木质素粘合剂,所得的木质纤维素生物塑料表示出优异的机械强度和柔韧性,如下图,当把 200 克的砝码放正在该生物塑料上,它也不会分裂。

30 天后,纤维素膜完全崩解成微纤维,而木质纤维素生物塑料正在潮湿中连结了其外形的完整性而没有任何断裂,表示出优良的不变性。

因为该夹杂物具有高固含量和高粘度的劣势,正在工业出产中,可通过浇铸、轧制或利用简单的流延工艺,将这种浆料变成固体生物塑料薄膜,可降解的生物塑料便降生了。

“碳中和”绝对是 2021 年热词之一,而且离我们也并不遥远,但若是你经常喝奶茶或者逛超市,就会发觉 2021 开年以来,喜茶等良多奶茶店都用纸吸管替代了塑料吸管,沃尔玛等良多超市,也起头全面启用可降解购物袋。

操纵这种高固含量的浆料,通过简单的浇铸工艺,即可制制木质纤维素生物塑料薄膜,且具有大规模出产的能力。

原位木质素再生法能够发生平均且高粘度的纤维素-木质素浆料,此中木质素填充了彼此毗连的纤维素微/纳米原纤维收集,从而能够构成高密度布局。

此外,DES 具有丰硕的氢键和酸性,既能够使木材中的天然木质素快速消融,又能够打破纤维素中的氢键收集布局。

更优良的是,生物塑料能够由各类生物质原料制成,例如草、小麦秸秆和甘蔗渣,这表白该处置工艺具有普遍的合用性。

研究中的主要一步,是生成纤维素-木质素浆料。因为木材具备松散多孔布局,因而还不克不及间接生成塑料,他们利用可生物降解和可收受接管的低共熔溶剂(DES)解聚了木粉中的松散多孔布局,打破了生物质的“抗解聚樊篱”,如许便可获得一种具有纳米级缠结且富含氢键的微 / 纳米纤维素纤维和木质素的夹杂物。

此前良多学者都测验考试过具备同样功能的塑料,但因为材料的机械绞合线还不脚以替代当上次要由化石燃料制成的塑料,故此很难批量制备。

为了对比本次生物塑料和通俗塑料对的影响程度,他们将木质纤维素生物塑料和聚氯乙烯(PVC,一种普遍用于各类消费品和建建业的通俗塑料)埋入深度为 5 厘米的土壤中,并随时间监测其形态,以确定它们的降解性。

生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)成果表白,木质纤维素生物塑料对的影响比基于石油化学的塑料(例如 PVF 和 ABS)或其他可生物降解的塑料(例如 PCL 和 PBS)低得多。

反复利用 DES 五次后,消融的天然木质素含量约为 14.25%,取利用原始 DES 时(〜17.45%)比拟下降了约 3%,表白 DES 的反映性即便正在收受接管和再操纵后也得以保留。

正在室温下蒸发水后,即可获得木质纤维素生物塑料薄膜,尝试室合成前提下其尺寸可达100×15×0.1 cm3。

近日,马里兰大学胡良兵传授结合耶鲁大学姚媛传授,用低廉的木材加工残剩物出产出高质量的生物塑料。

比拟石油基塑料和其他可降解塑料,这种木质纤维素生物塑料(下称生物塑料)不只能被收受接管,还能实现平安的生物降解。

为进一步确定生物塑料的水不变性,他们将纤维素膜和木质纤维素生物塑料别离浸泡正在水中 30 天。

为了测试生物塑料的水不变性,该团队别离把纤维素薄膜和生物塑料放正在水中,生物塑料具有比纯纤维素膜更高的水接触角,这表白其水的趋向略大。10 分钟后,水滴逐步散开并粘附正在纤维素膜上,而木质纤维素生物塑料概况上的水滴外形连结相对不变。

虽然正在本次研究中,利用的是木材厂废料,但若是想大规模制备需要利用大量木材,因而考虑到将来可能给丛林带来的影响,该团队曾经和丛林生态学家合做,将来将结合建立丛林模仿模子,以便把丛林发展周期和塑料制备过程连系起来。前往搜狐,查看更多

再生木质素中大量的羰基和酚羟基,使生物塑料几乎完全接收 200 到 400 nm 的紫外可见光谱的紫外线,这表白其具有超卓的紫外线屏障能力。生物塑料的热降解温度为 357°C,这证明该材料具有超卓的热不变性。

该团队采用的原位木质素再生法,充实操纵了生物质的木质纤维素成分(特别是纤维素和木质素),无需进行繁琐的分手步调。所出产的生物塑料具有平均且致密的布局,概况也比力平展。

此外,胡良兵把木质纤维素生物塑料放置正在于日晒、风雨的中数月之久的草中,其原始布局也可完全降解,这申明生物塑料正在工做前提下既不变又耐用,但正在天然土壤或室外前提下容易降解。

因而,他们绕开保守方式,利用原位木质素再生法,间接从大量廉价的木粉中合成了木质纤维素生物塑料。

胡良兵暗示,和通俗塑料一样,生物塑料可被制成塑料袋,也可制成包拆薄膜。因为该塑料能模成分歧外形,因而还无望用正在汽车制制中。

生物塑料也显示出优良的可收受接管性,能够通过机械搅拌将报废的木质纤维素生物塑料分化成平均的纤维素 – 木质素浆液,使其从头用做收受接管材料。

保守纤维素加强复合生物塑料和纤维素膜的制制过程中会对材料进行去木质素处置,并将提取的木质素做为出产废料处置。

此外,DES 仍能正在分化木质纤维素原料时连结超卓的反映效率。即便正在收受接管后,还可通过简单地收集加工过程中的滤液并蒸发水来收受接管过程中利用的 DES。

然后,向该夹杂物中添加水做为反溶剂,因为 DES 具有高的极机能取水连系,从而导致疏水性的木质素取 DES 分手并敏捷再生,以固体形式吸附正在微/纳米纤维素概况,用水过滤并洗涤该夹杂物以除去残留的 DES 便可获得大量不变的纤维素 – 木质素浆料,该浆料具有高固含量和高粘度的特征。

这种绿色、可收受接管的制制过程和最终产物展现了一个闭环轮回,为操纵资本丰硕、可再生和可持续的生物质出产不变、坚忍和可生物降解的生物塑料供给了新的机遇。