[發明專利]納米纖維素-聚乳酸全綠色納米復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811566780.0
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109627495A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 張富森
• 申請（專利權）人: 張富森
• 主分類號: C08L1/04
• 分類號: C08L1/04;C08L67/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及復合材料的制備領域，具體地涉及一種納米纖維素?聚乳酸全綠色納米復合材料的制備方法。納米纖維素?聚乳酸全綠色納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：（1）納米纖維素的制備；（2）納米纖維素的醋酸酯化改性；（3）納米纖維素?PLA納米復合膜的制備。通過本發明制成的復合材料具有較好力學性能，在溶液澆鑄法制膜過程中，分子活動能力強，擴散作用強，再加上雙螺桿提供的強剪切和強制對流作用，制備的納米纖維素?聚乳酸全綠色納米復合材料具有較高的結晶度，即具有較高的強度和彈性。

技術領域

本發明涉及復合材料的制備領域，具體地涉及一種納米纖維素-聚乳酸全綠色納米復合材料的制備方法。

背景技術

在石油資源日益短缺、環境污染及溫室效應等問題愈演愈烈的21世紀，聚乳酸(PLA)作為一種新型綠色材料，越來越受到人們的關注。它不但具有良好的生物相容性和生物可降解性，同時具有良好的機械性能。其拉伸強度和彈性模量與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)相當，優于聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等通用塑料。此外，PLA的成型溫度在170～230℃，可采用多種熱塑法成型，如注塑、擠出、紡絲等，形成不同形式的制品。因此，PLA在包裝、紡織品及醫藥等領域具有廣泛的應用前景，被譽為21世紀最有前途的生物醫用材料和新型包裝材料之一。

聚乳酸也存在一些缺陷。例如，由于其玻璃化轉變溫度高(～60℃)，因而常溫下呈現出硬而脆的力學特性，斷裂伸長率在5%左右。此外，它熱變形溫度低、結晶慢、親水性差，不利于自然環境下的降解等。因此，人們從不同應用需要出發對PLA進行改性研究。其中，增韌改性是其改性研究中非常重要的一個方面。

在諸多對PLA增韌改性的嘗試中，采用微米／納米纖維素作為填料的改性，刮顯示出特有的優勢，這是由于纖維素本身也是一類天然高分子材料，具有來源廣泛、可再生、可降解、生物相容性好等優點，這類材料在改善PLA韌性的同時，得到的是全綠色可降解復合材料，這樣的改性不會形成新的環保壓力。

僅從增韌效果考慮，納米纖維素比微米纖維素具有更明顯的優勢。目前應用較普遍的納米纖維素主要有2種類型：(1)納米纖維素晶須(CNW)，通過強酸(如硫酸)水解法得到，呈棒狀，長徑比較小；(2)纖維素納米纖維(CNFs)，通過機械分離或化學預處理與機械分離相結合的方法制備 ，具有較大的長徑比，或呈三維網狀結構。目前這2類納米纖維素的制備過程存在著一個共同的弊端，即在納米纖維素的分離純化過程中必須借助高速離心機(轉速大于8000r/min)。而與高轉速相伴的不可避免的是其低處理效率，這也成為限制納米纖維素大批量工業化制備的瓶頸。

其中，DMF為N,N二甲基甲酰胺。

發明內容

本發明旨在針對上述問題，提出一種納米纖維素-聚乳酸全綠色納米復合材料的制備方法。

本發明的技術方案在于：

納米纖維素-聚乳酸全綠色納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）納米纖維素的制備；

將M30于0℃下在質量分數為8％的尿素水溶液中膨潤1h，然后反復洗滌除去尿素，得到濕態纖維素；將濕態纖維素加入到磷酸水溶液中，控制混合體系中磷酸的質量百分比為80％，在50℃下攪拌2.5h后，將反應液倒入去離子水中沉析，并反復洗滌至中性，得到膠狀產物，球磨后得到漿狀納米纖維素水懸浮液；

（2）納米纖維素的醋酸酯化改性

將制得的納米纖維素水懸浮液用冰醋酸離心置以除去其中的水，用冰醋酸適釋使體系具有流動性，然后邊攪拌邊滴加濃硫酸、冰醋酸和醋酸酐的混合液，滴加完畢后，在持續攪拌條件下，將體系溫度從室溫升至45℃，在此溫度下反應30min，然后將產物依次用乙醇和丙酮洗滌，得到納米纖維素在丙酮中的懸浮液；

（3）納米纖維素-PLA納米復合膜的制備；