[發明專利]一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710468722.3
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107227006A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 顧建芳
• 申請（專利權）人: 蘇州奧宇包裝科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08K13/02;C08K3/04;C08K5/053;C08K5/54;D06M15/507;D06M101/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于包裝材料領域，涉及一種聚乳酸包裝材料，具體為一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸作為一種綠色高分子材料，其性能與傳統塑料相比，聚乳酸具有良好的生物降解性和生物相容性，廣泛應用于生物醫學工程、涂料、薄膜熱塑材料、紡織和包裝等工程領域。但聚乳酸具有結晶度低、結晶速率慢、抗高溫能力差、抗沖擊能力差、耐熱性差以及親水性差等，嚴重制約其在日用塑料方面的應用。

聚合物基納米復合材料作為一種新型材料近年來廣受關注。與傳統聚合物材料相比，只需在聚合物內添加極少量的納米粒子，就能極大的改善材料的各方面性能。通過改性不僅可以提高聚乳酸的各方面的性能，而且可以降低生產成本，所以大量針對聚乳酸的改性研究工作已經展開。

發明內容

本發明的目的是：為了克服現有技術的缺陷，獲得一種具有良好力學性能和熱學性能的聚乳酸復合材料，本發明提供了一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料及其制備方法。

技術方案：一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料，按重量份計，所述復合材料包含以下組分：玉米莖稈纖維3～19份、水稻莖稈纖維2～15份、棕櫚葉纖維4～14份、氧化石墨烯14～26份、高錳酸鉀2～8份、硅烷偶聯劑1～8份、丙三醇1～6份、雙氧水1～7份、L-丙交酯單體8～17份、聚乳酸22～47份。

優選的，按重量份計，所述復合材料包含以下組分：玉米莖稈纖維16份、水稻莖稈纖維11份、棕櫚葉纖維11份、氧化石墨烯22份、高錳酸鉀6份、硅烷偶聯劑5份、丙三醇4份、雙氧水5份、L-丙交酯單體12份、聚乳酸42份。

所述的一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料的制備方法，包含以下步驟：

(1)采用質量分數為22％～45％的碳酸鈉水溶液處理玉米莖稈纖維、水稻莖稈纖維和棕櫚葉纖維，反應1.5～4小時；

(2)將步驟(1)處理后的纖維置于烘箱中烘干，并將纖維粉碎，然后置于真空干燥箱內干燥1～3小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.3Pa～-0.1Pa，溫度為68～85℃；

(3)采用質量分數為25％～48％的氫氧化鈉溶液處理纖維粉末，反應溫度為40～55℃，時間為1.5～4小時，反應結束后用去離子水漂洗至中性，風干、備用；

(4)在無水、真空狀態下，將纖維粉末與L-丙交酯單體按質量比7～11:3～5混合，溶劑為甲苯，在45～55℃條件下反應1～3小時；然后充入氦氣，升溫至130℃后，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應30～60分鐘后室溫下冷卻；

(5)將步驟(4)處理后的纖維粉末與氧化石墨烯、高錳酸鉀、硅烷偶聯劑、丙三醇、雙氧水和聚乳酸混合，真空干燥后置于開煉機中，開煉機雙輥內溫度為180℃～190℃，至完全熔融后，轉移至平板硫化機上熱壓成型。

優選的，步驟(1)中采用質量分數為38％的碳酸鈉水溶液處理玉米莖稈纖維、水稻莖稈纖維和棕櫚葉纖維，反應3小時。

優選的，步驟(2)中將步驟(1)處理后的纖維置于烘箱中烘干，并將纖維粉碎，然后置于真空干燥箱內干燥2.5小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.2Pa，溫度為82℃。

優選的，步驟(3)中采用質量分數為42％的氫氧化鈉溶液處理纖維粉末，反應溫度為50℃，時間為3小時，反應結束后用去離子水漂洗至中性，風干、備用。

優選的，步驟(4)中在無水、真空狀態下，將纖維粉末與L-丙交酯單體按質量比9:4混合，溶劑為甲苯，在52℃條件下反應2小時；然后充入氦氣，升溫至130℃后，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應50分鐘后室溫下冷卻。

優選的，步驟(5)中將步驟(4)處理后的纖維粉末與氧化石墨烯、高錳酸鉀、硅烷偶聯劑、丙三醇、雙氧水和聚乳酸混合，真空干燥后置于開煉機中，開煉機雙輥內溫度為187℃，至完全熔融后，轉移至平板硫化機上熱壓成型。

有益效果：(1)本發明所述氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料具有良好的結晶度，且結晶速率快而穩定；(2)本發明所述復合材料抗高溫性能好，抗沖擊能力好，耐熱性好，親水性強。

具體實施方式

實施例1

一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料，按重量份計，所述復合材料包含以下組分：玉米莖稈纖維3份、水稻莖稈纖維2份、棕櫚葉纖維4份、氧化石墨烯14份、高錳酸鉀2份、硅烷偶聯劑1份、丙三醇1份、雙氧水1份、L-丙交酯單體8份、聚乳酸22份。

所述的一種氧化石墨烯改性聚乳酸復合材料的制備方法，包含以下步驟：