[發明專利]一種強界面結合型竹纖維/聚乳酸可降解材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710190818.8
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107033565A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 郭迎慶;林晨
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L93/00;C08L71/02;C08K5/12;C08J5/18
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技術領域

本發明涉及一種強界面結合型竹纖維/聚乳酸可降解材料的制備方法，屬于環保材料制備領域。

背景技術

資源缺乏、能源危機以及環境惡化使人們逐漸意識到有效利用資源和保護環境對于實現社會、經濟可持續發展有著重要意義。復合材料以節能、高強等優勢在材料科學領域占有一席之地，然而，很多復合材料由于回收和再生問題帶來日益嚴重的環境問題。因此，解決復合材料的再生、循環利用，使其向環境協調化的方向發展，是目前國內外研究復合材料的學者們潛心研究的熱門領域。天然植物纖維制備的復合材料進行填埋處理后，植物纖維可以被土壤中微生物完全分解成二氧化碳和水，經生物循環再回到自然界，對環境污染小，這使得天然纖維復合材料越來越有吸引力。有研究者認為，天然植物纖維和熱固性或熱塑性樹脂制備的復合材料可以稱為綠色復合材料。近年來，隨著各種可生物降解樹脂的開發和利用，使綠色復合材料的基體材料也具備了生物降解性，為制備可完全解降解復合材料提供了可能，也誕生了真正意義上的綠色復合材料——能與生態環境和諧共存的材料，能夠完全生物降解、再生的材料。

但是天然纖維和樹脂基體間的界面結合性差，導致制得的復合材料機械性能差，難以滿足實際應用的要求，因此，發明一種強界面結合型的可降解材料對環保材料的發展具有積極的意義。

發明內容

本發明主要解決的技術問題，針對目前常見的復合型可降解材料由于填料和樹脂基體間的界面結合性差，導致制得的復合材料機械性能差，難以滿足實際應用要求的缺陷，提供了一種堿泡竹篾，液氮冷凍研磨得到竹纖維束，從發霉腐乳中得到菌絲懸浮液，將竹纖維束和桃膠在菌絲懸浮液的作用下發酵改性，最后和聚乳酸復配制得可降解材料的方法。本發明先用堿浸竹篾，溶解其中的部分纖維素和果膠以及蠟質層，降低了竹篾表面極性，再利用竹篾制得的竹纖維束具有多羥基特性，將其和天然樹脂桃膠混合，再通過添加腐乳微生物，一方面利用微生物對纖維束表面進行微腐處理，使纖維束表面形成微孔結構，增大了比表面積，增強了纖維束和聚乳酸的界面結合力，另一方面在微生物的作用下，桃膠和纖維束表面的羥基發生反應，在纖維束表面接枝樹脂顆粒，進一步提高了纖維束和聚乳酸的界面結合力，既改變了纖維束的物理性能，又改了化學性能，使填料和樹脂基體間的相容性增加，結合更加牢固，可降解材料的力學性能得到極大提高，具有廣闊的應用前景。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

(1)稱取800～900g竹篾，用劈刀切成長度為3～5cm的小段，將得到的竹篾小段浸入8～10L質量分數為10％氫氧化鈉溶液中搖床振蕩浸漬1～3h，浸漬結束后取出竹篾小段，立即用液氮噴淋冷凍3～5min，再將冷凍后的竹篾小段放入研缽中研磨10～15min，收集得到竹纖維束，備用；

(2)取200～300g腐乳放入不銹鋼托盤中，將托盤放入溫度為30～40℃，空氣相對濕度為60～70％的溫室中靜置發霉10～12天，待腐乳表面菌絲長度達3～5mm時，用2～3L無菌水淋洗腐乳表面的菌絲，收集淋洗液，即得菌絲懸浮液，備用；

(3)稱取200～300g桃膠倒入盛有1～2L水的燒杯中，將燒杯移入油浴鍋中，加熱升溫至90～100℃，用玻璃棒攪拌直至桃膠完全溶解，得到桃膠溶液，將桃膠溶液和步驟(1)備用的竹纖維束按等質量比混合后制得混合懸浮液；

(4)將上述制得的混合懸浮液轉入陶瓷發酵罐中，再向發酵罐中加入混合懸浮液質量10％的步驟(2)備用的菌絲懸浮液，用攪拌棒攪拌均勻后密封罐口，放置在溫度為35～45℃的恒溫箱中保溫發酵9～12天；

(5)待上述發酵結束后，過濾分離得到濾渣，將濾渣放入紫外滅菌燈下滅菌15～20min，真空干燥后即得改性竹纖維束；

(6)按質量比為5:1將聚乳酸和上述改性竹纖維束混合均勻得到混合物，再加入混合單體總質量5～10％鄰苯二甲酸二辛脂和5～10％聚乙二醇，依次倒入開放式混煉機中，在150～160℃下混煉8～10min，得到混合料，再將將混合料裝入注射成型機的料筒中，在溫度為150～160℃，注射壓力為5～7MPa的壓力下保壓壓制10～15s，即可制得強界面結合型竹纖維/聚乳酸可降解材料。