[發明專利]一種取向麥桿/聚合物膜復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310168231.9
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103275474A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 許福軍;巫麗英;劉瑋;邱夷平
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海工程技術大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L23/06;C08L67/02;C08L97/02;B29C70/06;B29C70/28;B29C35/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

技術領域

本發明涉及一種使用未經化學處理的取向麥稈與聚合物膜制備復合材料的方法，屬于綠色復合材料制造技術領域。

背景技術

環境惡化、資源缺乏和能源危機使人類認識到保護環境和有效利用資源對實現社會和經濟可持續發展的重要性和迫切性。復合材料以高強度、節能等不可替代的優勢在材料科學領域占有一席之地，但是許多復合材料的廢棄、回收和再生等問題帶來日益嚴重的環境問題。解決復合材料的再生和循環利用，使其朝著環境協調化的方向發展，是目前國內外復合材料研究者潛心研究的一個熱門領域。而天然植物纖維復合材料填埋處理后，植物纖維能被土壤中的微生物完全分解成水和二氧化碳，經過生物循環回到自然界，因而有研究學者認為，天然植物纖維和熱塑性或熱固性樹脂制備出的復合材料即可稱為可降解復合材料。

目前國內外關于可降解復合材料制備的研究，在增強材料的選材方面大部分都是麻類植物，考慮到我國是個農業大國，在農作物生產結構中，小麥是最主要的糧食作物之一，據統計，每年我國小麥的播種面積為3000萬平方米，年產麥稈約一億噸，麥稈資源極其豐富，但是大部分麥稈被直接焚燒處理并未進行有效利用。麥稈焚燒不僅燒掉了珍貴的可再生資源，破壞了土壤團粒結構，而且污染空氣，容易引起火災。因此，對于麥稈資源的開發利用，是關系到我國農業可持續發展的重要舉措，正日益成為重要的研究課題。

在現有的關于麥稈制備復合材料的研究中，絕大多數是將麥稈粉碎成纖維，再與基體材料混合制備麥稈/聚乳酸復合材料，這樣破壞了麥稈的結構，使其機械性能受到損傷。因此，研究用長麥稈作為增強材料來制備復合材料，在減少機械處理工序、節約成本的同時還保護麥稈性能不受損傷，可以提高麥稈復合材料的力學性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是采用熱壓方法，嘗試一種合理的制備工藝，能夠將未經機械處理的長麥稈與聚乳酸膜結合制備出性能較好的麥稈/聚合物膜復合材料；該方法加工簡便，成本低。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種取向麥桿/聚合物膜復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步：將麥稈在100～105℃下烘干1～2h；

第二步：將聚合物顆粒放置于兩張脫模紙之間，將聚合物顆粒連同脫模紙一起放置在兩塊鐵板之間，再將鐵板放置于硫化機的上下熱壓板之間，開啟硫化機，在150～160℃無壓預熱3～5分鐘，然后在壓強為1～3兆帕、溫度為150～160℃的條件下壓制1～2分鐘，最后在壓強為0.5～2兆帕、溫度為40～60℃的條件下壓制2～5分鐘，取出鐵板，將得到的聚合物膜從脫模紙上取下來；

第三步：在一層第二步所得的聚合物膜上以層層堆積的形式設置至少一層麥稈層和至少一層第二步所得的聚合物膜，每一個麥稈層皆由第一步所得的麥稈單向平行排列構成，麥稈層和聚合物膜交替設置，將它們置于兩張脫模紙之間，放入模具內，再送入硫化機上下熱壓板之間，在130～140℃無壓預熱3～5分鐘，再在壓強為1～3兆帕、溫度為130～150℃條件下熱壓1～3分鐘，最后在壓強為0.5～2兆帕、溫度為40～60℃條件下冷卻2～5分鐘，得到取向麥桿/聚合物膜復合材料。

優選地，所述的第三步中，在一層第二步所得的聚合物膜上以層層堆積的形式設置至少兩層麥稈層和至少兩層第二步所得的聚合物膜，相鄰的麥稈層中麥稈的取向之間的夾角為0°、30°或45°。

優選地，所述的第三步中，在一層第二步所得的聚合物膜上以層層堆積的形式設置一層麥稈層和一層聚合物膜，將至少兩塊第三步所得的取向麥桿/聚合物膜復合材料放置于烘箱中，在130～150℃溫度下烘20～40分鐘，取出后置于兩張脫模紙之間，放入模具內，再送入硫化機上下熱壓板之間，在溫度為120～140℃、壓強為0.3～1兆帕下壓制0.5～2分鐘，然后在溫度為40～60℃、壓強為0.5～1兆帕下壓制2～5分鐘后取出，得到多層麥稈復合材料。

更優選地，所述的多層麥稈復合材料中相鄰的麥稈層中麥稈的取向之間的夾角為0°、30°或45°。

優選地，所述的第二步中的聚合物顆粒為聚乳酸樹脂顆粒、聚乙烯樹脂顆粒或聚丁二酸丁二醇酯樹脂顆粒。

優選地，所述第三步中的模具包括模具本體，模具本體的中部設有方形孔。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明采用的麥稈為未經機械或化學處理的長麥稈，其物理機械性能未受損傷，為復合材料貢獻更優的性能。

2、本發明使用的方法為熱壓法，工藝簡單，速度快，效率高，可通過調控麥稈的排列方向，設計復合材料的力學性能。