一種改性竹纖維/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種改性竹纖維/聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料制品在人們生活中是必不可少的，但傳統(tǒng)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(dǎo)致了嚴重的“白色污染”；同時傳統(tǒng)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(tǒng)的塑料工業(yè)也受到威脅。因此大力開發(fā)環(huán)境友好的可生物分解的聚合物替代石油基塑料產(chǎn)品，已成為當前研究開發(fā)的熱點。
[0003]其中，聚乳酸(PLA)是非常重要的一種可生物降解塑料，是以農(nóng)產(chǎn)品玉米提煉的乳酸為單體，經(jīng)化學(xué)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(yī)藥及制藥工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。并且聚乳酸的降解速度較快，與微生物和復(fù)合有機廢料混合，可在幾個月之內(nèi)分解成0)2和H20。因此加大對聚乳酸類產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，可以解決長期以來困擾環(huán)境保護的“白色污染”，并且對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
[0004]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(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)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(fā)明首先通過堿性物質(zhì)對竹纖維進行預(yù)處理，去除其表面吸附的膠質(zhì)等雜質(zhì)，預(yù)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(huán)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(fù)合材料。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取800?1200g竹纖維放入容器中，向其中加入質(zhì)量分數(shù)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(shè)定溫度為90?100°C，轉(zhuǎn)速設(shè)定為160?180r/min，加熱20?30min后過濾，自然風(fēng)干，得預(yù)處理竹纖維；
(2)將上述所得的預(yù)處理纖維與重鉻酸鈉按質(zhì)量比4:1混合均勻，然后將其放入容器中，向其中加入蒸饋水淹沒混合物2?4cm，隨后對容器升溫至40?50°C，以轉(zhuǎn)速160?180r/min，攪拌預(yù)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(nèi)；
(3)待上述滴加完成后繼續(xù)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?yōu)闊o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(fēng)干機中風(fēng)干，得到粗表面改性竹纖維；
(4)使用質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)為30 %的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH為6.0?6.5，隨后對其進行加熱至75?85°C，預(yù)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°C下，干燥5?lOmin，干燥結(jié)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(fēng)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(zhì)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(zhuǎn)化器中30?50s，再將其放入烘箱中，在80?85°C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(shè)定為150?160°C，收集顆粒，即可得到改性竹纖維/聚乳酸復(fù)合材料。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明所得的復(fù)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°C，拉伸強度為160?172MPa。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明所制得的復(fù)合材料比傳統(tǒng)的聚乳酸材料，熱穩(wěn)定性提高了40?60%，拉伸強度提高了 2?3倍；
(2)本發(fā)明制作簡單，成本低且易于分解，對環(huán)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】
[0009]取800?1200g竹纖維放入容器中，向其中加入質(zhì)量分數(shù)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(shè)定溫度為90?100°C，轉(zhuǎn)速設(shè)定為160?180r/min，加熱20?30min后過濾，自然風(fēng)干，得預(yù)處理竹纖維;將上述所得的預(yù)處理纖維與重鉻酸鈉按質(zhì)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°C，以轉(zhuǎn)速160?180r/min，攪拌預(yù)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(nèi)；待上述滴加完成后繼續(xù)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?yōu)闊o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(fēng)干機中風(fēng)干，得到粗表面改性竹纖維;使用質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)為30%的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH為6.0?6.5，隨后對其進行加熱至75?85°C，預(yù)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°C下，干燥5?1min，干燥結(jié)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(fēng)干，得改性竹纖維;將上述所得的改性竹纖維與聚乳酸按質(zhì)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(zhuǎn)化器中30?50s，再將其放入烘箱中，在80?85°C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(shè)定為150?160°C，收集顆粒，SP可得到改性竹纖維/聚乳酸復(fù)合材料。
[0010]實例I 取800g竹纖維放入容器中，向其中加入質(zhì)量分數(shù)為40%的氫氧化鈉溶液浸泡竹纖維，再向其中加入10g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(shè)定溫度為90°C，轉(zhuǎn)速設(shè)定為160r/min，加熱20min后過濾，自然風(fēng)干，得預(yù)處理竹纖維;將上述所得的預(yù)處理纖維與重鉻酸鈉按質(zhì)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2cm，隨后對容器升溫至40°C，以轉(zhuǎn)速160r/min，攪拌預(yù)熱lOmin，再將80mL過氧化甲乙酮，使用滴液漏斗以10mL/min的滴加速度，將其滴加入容器內(nèi)；待上述滴加完成后繼續(xù)攪拌30min，然后降溫至室溫，再向其中加入30g殼聚糖，攪拌1min后，靜置直至溶液變?yōu)闊o色液體，隨后進行減壓過濾，使用去離子水對過濾物沖洗3次，再將過濾物放入風(fēng)干機中風(fēng)干，得到粗表面改性竹纖維;使用質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)為30 %的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH為6.0，隨后對其進行加熱至750C，預(yù)熱1min后趁熱過濾，再將所得的過濾物放入馬弗爐中