[發(fā)明專(zhuān)利]廢紙纖維/納米纖維素增強(qiáng)聚乳酸基復(fù)合材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110240208.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113136095A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張效林;迪靜靜;李佳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L67/04
• 分類(lèi)號(hào): C08L67/04;C08L97/02;C08L1/04
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

本發(fā)明公開(kāi)了一種廢紙纖維/納米纖維素增強(qiáng)聚乳酸基復(fù)合材料的制備方法，具體按照如下步驟實(shí)施：步驟1，制備改性NCC和WF；步驟2，分別將改性前后NCC、WF以及PLA放于烘箱中進(jìn)行干燥；步驟3，分別將干燥好的改性前后NCC、WF以及PLA放入混煉機(jī)中熔融混煉，得到共混物；步驟4，將共混物進(jìn)行破碎，得到顆粒狀的復(fù)合材料，然后將顆粒狀的復(fù)合材料放于烘箱中干燥；步驟5，從烘箱中取出干燥好的復(fù)合材料倒入立式注塑機(jī)中注塑成型，待冷卻后取出標(biāo)準(zhǔn)試樣，得到NCC/PLA、WF/NCC/PLA或改性WF/NCC/PLA復(fù)合材料。本發(fā)明的制備過(guò)程安全環(huán)保，制備工藝簡(jiǎn)單且成本低廉，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字印刷廢紙的高值化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種廢紙纖維/納米纖維素增強(qiáng)聚乳酸基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展，石油資源和塑膠制品等不可再生資源被大量消耗，其不可降解性帶來(lái)了嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，人們環(huán)保意識(shí)逐漸加強(qiáng)，復(fù)合材料技術(shù)的研究也取得一定進(jìn)展，可生物降解復(fù)合材料吸引了世界范圍內(nèi)研究人員的關(guān)注。

聚乳酸(PLA)是一種理想的生物基可降解高分子材料，來(lái)源于淀粉類(lèi)等可再生資源，可以在堆肥、燃燒等特定條件下被完全分解得到二氧化碳和水，以實(shí)現(xiàn)源于自然、歸于自然的生態(tài)碳循環(huán)。PLA具有較好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的生物相容性和降解性以及可持續(xù)利用性，但同時(shí)又受其本身化學(xué)結(jié)構(gòu)限制，韌性差、親水性差、結(jié)晶速度較慢、脆性大，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制，這就導(dǎo)致其應(yīng)用范圍受限。納米纖維素(NCC)是一種可生物降解及可再生的新型納米材料，具有良好的熱穩(wěn)定性、高強(qiáng)度及高結(jié)晶度等性能，可以改善增強(qiáng)各種復(fù)合材料。已有的研究均表明NCC可以對(duì)PLA材料的特性缺陷進(jìn)行改善。同樣的，用植物纖維來(lái)增強(qiáng)PLA也可以有效改善其性能缺陷。

目前，由于現(xiàn)代城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，城市環(huán)境廢物正以指數(shù)速度產(chǎn)生，而紙張是最大的固體廢物之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，直至2019年我國(guó)紙和紙板生產(chǎn)量已達(dá)10765萬(wàn)t，消費(fèi)量達(dá)10704萬(wàn)t，居世界第一。然而，面對(duì)如此巨大的供應(yīng)量，廢紙的回收利用水平和技術(shù)卻比較單一，目前主要局限于廢紙?jiān)旒埛矫妫撃^(guò)程涉及對(duì)油墨及其與各種類(lèi)型基材的相互作用的更深入了解。因此，提高廢紙纖維的資源化利用率尤其是高值化利用率將是今后研究熱點(diǎn)之一。

在復(fù)合材料領(lǐng)域，由于廢紙是廉價(jià)纖維素纖維的良好來(lái)源，當(dāng)用作增強(qiáng)材料時(shí)，其價(jià)值和回收率將顯著增加，廢紙棄置問(wèn)題和污染負(fù)荷也有所減少。同時(shí)，由于紙張是由化學(xué)處理的纖維制成，因此同一種類(lèi)型的紙張具有相似的特性，導(dǎo)致其纖維質(zhì)量相對(duì)均勻，相比于其他天然纖維更適于復(fù)合材料的生產(chǎn)，并且現(xiàn)有的研究均表明，廢紙纖維可以作為樹(shù)脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維。因此，使用再生紙纖維作為聚合物增強(qiáng)材料將會(huì)是一種很有前景的減少?gòu)U舊紙張浪費(fèi)的方法。

目前，作為復(fù)合材料生產(chǎn)原料的廢紙纖維多為廢新聞紙纖維和書(shū)刊紙纖維，而在印刷工業(yè)中，隨著數(shù)字印刷技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字印刷紙張?jiān)诹魅牖厥展I(yè)的廢紙中所占的比例越來(lái)越大，隨之產(chǎn)生的大量廢舊印刷品的回收利用問(wèn)題亟待解決。然而數(shù)字印刷廢紙的脫墨過(guò)程涉及對(duì)油墨及其與各種類(lèi)型基材的相互作用的更深入了解，因此，雖然數(shù)字印刷廢紙具有良好的纖維質(zhì)量，但是在用于再生紙生產(chǎn)時(shí)有所局限，附加值較低。所以，數(shù)字印刷廢紙的高效利用備受關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種廢紙纖維/納米纖維素增強(qiáng)聚乳酸基復(fù)合材料的制備方法，制備過(guò)程安全環(huán)保，制備工藝簡(jiǎn)單且成本低廉，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字印刷廢紙的高值化利用。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，廢紙纖維/納米纖維素增強(qiáng)聚乳酸基復(fù)合材料的制備方法，具體按照如下步驟實(shí)施：

步驟1，分別制備硅烷偶聯(lián)劑KH570、鈦酸酯偶聯(lián)劑201、氫氧化鈉、聚乙二醇6000和復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑溶液，并分別噴灑在納米纖維素和廢紙纖維上，使用水浴加熱并不斷攪拌，處理一定時(shí)間后得到改性納米纖維素和改性廢紙纖維；