當木質素遇到共混改性技術，會產生什么樣的化學反應？
發布日期：2024-02-05
最近，克勞斯瑪菲德國與塞浦路斯的Synergy Horizon集團一起成功開發出一種可生產 100% 生物基增強熱塑性塑料——木質素增強聚乳酸的工藝。
【木質素是一種 100% 的天然物質，是地球上僅次于纖維素的最豐富的有機材料。Synergy Horizon 集團專注于水解木質素的高值轉化，通過木質素純化、化學改性和功能化，將木質素這種通常作為生物乙醇工業副產品而被廢棄的生物聚合物，轉化為可適用于各種領域的有價值產品，如油氣開采、電池生產、水處理等應用。】
從廢品到填料
木質素可通過各種方法從木質纖維素生物質中提取。其中一種方法是通過生物質水解生產生物乙醇，這種方法會產生副產品：水解木質素。水解木質素具有獨特的性質，使其有別于其他類型的木質素。
全世界每年造紙和生物乙醇工業在木材加工過程中會產生近5000 萬噸木質素（包括水解木質素）的廢棄物，其中 98% 被焚燒。目前全球已有多個研究項目涉及這種寶貴的可再生生物資源，但將其用作生物聚合物基質的填料迄今為止還是獨一無二的。
成功優化工藝： 克勞斯瑪菲將高達 30% 的木質素加入聚乳酸基質中
克勞斯瑪菲在德國技術中心通過實驗室擠出機 ZE Blue Power 28 和小型 ZE Blue Power 42 雙螺桿擠出機順利試驗了將天然原料加入聚乳酸基質的過程，成功加入了高達 30% 的木質素。克勞斯瑪菲擠出工藝工程開發及項目經理Lars Darnedde 說道：“憑借我們專業的共混改性技術和合作伙伴在木質素制備方面的獨特知識，我們成功地在聚乳酸基質中加入了高達 30% 的木質素，并生產出一種具有天然抗氧化能力、更強機械性能及可控生物降解性的復合材料。”
克勞斯瑪菲針對該應用調整了螺桿配置，使用高敏混合元件以適用木質素加工，使其在最高 160°C 的低溫下運行，并采用6D大開口機筒和側脫揮裝置，確保粉料投喂更加穩定，實現更好分散，同時提升熔體混合效果，增強熔體強度。
新一代 ZE BluePower 具備更理想的自由容積（Da/di）值為 1.65，因此非常適合加工這些對剪切力和溫度敏感的聚合物。
大量的實驗結果證明克勞斯瑪菲的共混改性擠出設備和Synergy Horizon 公司木質素的制備都是非常完美的，與純聚乳酸相比，經過改性生產后的木質素增強材料的彎曲和拉伸性能提高了約 30%。
這種聚合物特別適用于包裝應用，其提升的材料性能可以保證包裝具備足夠硬度，以便在負載下仍保持形狀。另一個優點是木質素可增加足夠的抗氧化能力，在食品包裝應用中，它可以通過抑制自由基氧化，防止異味、臭味或有毒化合物的形成，從而防止食品發生氧化，保正食品的質量和安全。
還有，與其他類型的木質素不同，含有木質素的生物化合物沒有氣味，因此非常適合用于食品包裝。其抗氧化特性的特性亦可應用于農用生物降解塑料，如地膜等，以防止其氧化降解。
純聚乳酸由于依賴于特定的酶和工業條件，其生物降解能力有限，而含有木質素的聚乳酸化合物則不同，它具有更強的生物降解特性，99 天內的生物降解率超過 90%。
