[發明專利]一種改性竹纖維/聚乳酸復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510948194.2
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105542409A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 梅慶波;宋國
• 申請（專利權）人: 梅慶波
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08H8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明公開了一種改性竹纖維/聚乳酸復合材料的制備方法，屬于材料制備技術領域。

背景技術

塑料制品在人們生活中是必不可少的，但傳統的塑料制品一般需要上百年甚至更長的時間才能完全降解，導致了嚴重的“白色污染”；同時傳統的塑料原料均來源于石油等不可再生資源，隨著石化資源的枯竭傳統的塑料工業也受到威脅。因此大力開發環境友好的可生物分解的聚合物替代石油基塑料產品，已成為當前研究開發的熱點。

其中，聚乳酸（PLA）是非常重要的一種可生物降解塑料，是以農產品玉米提煉的乳酸為單體，經化學合成的新型生物可降解高分子材料，具有無毒、無刺激性、生物相容性好、強度高和可生物分解及吸收等特點，在包裝材料、生物醫藥及制藥工業中有著廣泛的應用。并且聚乳酸的降解速度較快，與微生物和復合有機廢料混合，可在幾個月之內分解成CO₂和H₂O。因此加大對聚乳酸類產品的開發和應用，可以解決長期以來困擾環境保護的“白色污染”，并且對實現可持續發展具有重要的意義。

雖然聚乳酸具有極佳的映蓉前景，但是它過高的脆性、耐熱變形溫度低和高氣體滲透性等缺點減緩了其推廣。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對目前聚乳酸雖然具有無毒、無刺激性、生物相容性好、強度高和可生物分解及吸收等特點，但其具有過高的脆性、耐熱變形溫度低和高氣體滲透性等缺點，使其難以推廣的問題，本發明首先通過堿性物質對竹纖維進行預處理，去除其表面吸附的膠質等雜質，預處理后將其與氧化劑進行混合，對其表面進行氧化，增加其表面相容性，然后將膠原蛋白與其在酸性環境下，在高溫中混合，形成界面相容性好的改性竹纖維，最后將其與聚乳酸進行混合混合造粒，形成一種耐高溫、脆性小的改性竹纖維/聚乳酸復合材料。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）取800～1200g竹纖維放入容器中，向其中加入質量分數為40％的氫氧化鈉溶液浸泡竹纖維，再向其中加入100～200g碳酸鈉溶液，攪拌均勻，然后將容器移至磁力加熱攪拌器中，設定溫度為90～100℃，轉速設定為160～180r/min，加熱20～30min后過濾，自然風干，得預處理竹纖維；

（2）將上述所得的預處理纖維與重鉻酸鈉按質量比4:1混合均勻，然后將其放入容器中，向其中加入蒸餾水淹沒混合物2～4cm，隨后對容器升溫至40～50℃，以轉速160～180r/min，攪拌預熱10～15min，再將80～120mL過氧化甲乙酮，使用滴液漏斗以10～15mL/min的滴加速度，將其滴加入容器內；

（3）待上述滴加完成后繼續攪拌30～40min，然后降溫至室溫，再向其中加入30～50g殼聚糖，攪拌10～15min后，靜置直至溶液變為無色液體，隨后進行減壓過濾，使用去離子水對過濾物沖洗3～5次，再將過濾物放入風干機中風干，得到粗表面改性竹纖維；

（4）使用質量分數為15％的膠原蛋白溶液浸泡上述所得的粗表面改性竹纖維，然后使用質量分數為30％的鹽酸溶液調節pH為6.0～6.5，隨后對其進行加熱至75～85℃，預熱10～15min后趁熱過濾，再將所得的過濾物放入馬弗爐中，在溫度為140～160℃下，干燥5～10min，干燥結束后將其取出，放入容器中，向其中加入去離子水浸泡，浸泡20～25h后過濾，將所得的過濾物進行風干，得改性竹纖維；

（5）將上述所得的改性竹纖維與聚乳酸按質量比1:3～1:1，混合均勻，再將其放入容器中，隨后將容器置于離子轉化器中30～50s，再將其放入烘箱中，在80～85℃下，干燥2～4h后，取出放入高速混合機中進行混合，然后將混合均勻的混合物放入雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度設定為150～160℃，收集顆粒，即可得到改性竹纖維/聚乳酸復合材料。

本發明的應用方法：將本發明所得的復合材料放入平板硫化機上熱壓成片材，檢測所形成的片材，得其熱分解溫度為356～392℃，拉伸強度為160～172MPa。

本發明的有益效果：

（1）本發明所制得的復合材料比傳統的聚乳酸材料，熱穩定性提高了40～60％，拉伸強度提高了2～3倍；

（2）本發明制作簡單，成本低且易于分解，對環境無污染，分解后可形成良好的凈化空氣的顆粒。

具體實施方式