一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料及其製備方法與流程
2023-04-30 22:54:46 5
本發明屬於包裝材料領域，涉及一種聚乳酸包裝材料，具體為一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料及其製備方法。
背景技術：
：近年來，隨著環境汙染的日益嚴重和森林資源的日益枯竭，植物纖維/聚乳酸複合材料中的原材料的可再生、可降解、無汙染等特性逐漸受到人們的關注和認可。但該類材料中基體材料聚乳酸與增強材料植物纖維均極具易燃性，這使得該類綠色環保複合材料在應用過程中存在極大的安全隱患，嚴重威脅著人們的生命和財產安全。因此，對植物纖維/聚乳酸複合材料阻燃抑煙性能的研究逐漸成為國內外學者研究的熱點。但是目前未見有關利用竹材加工剩餘物製備的竹纖維增強聚乳酸製備複合材料及其阻燃抑煙性能的研究和阻燃抑煙機理的揭示，同時也沒有阻燃處理對複合材料的力學性能的研究更未見報導。技術實現要素：本發明的目的是：為了克服現有技術的缺陷，獲得一種具有阻燃抑煙性能，且能夠保持良好力學性能的聚乳酸複合材料，本發明公開了一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料及其製備方法。技術方案：一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料，按重量份計，所述複合材料包含以下組分：竹纖維11～23份、椰殼纖維1～8份、羥甲基纖維素2～11份、納米氧化鎂1～5份、硫酸鈉1～7份、碳納米管3～12份、二氧化矽2～11份、氧化石墨烯2～8份、聚乳酸22～45份。優選的，按重量份計，所述複合材料包含以下組分：竹纖維18份、椰殼纖維6份、羥甲基纖維素8份、納米氧化鎂3份、硫酸鈉5份、碳納米管8份、二氧化矽8份、氧化石墨烯6份、聚乳酸40份。所述的一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料的製備方法，包含以下步驟：(1)採用質量分數為15％～30％的碳酸鈉水溶液處理竹纖維和椰殼纖維，反應2～4.5小時；(2)將步驟(1)處理後的纖維置於烘箱中烘乾，並將纖維粉碎，然後置於真空乾燥箱內乾燥1～3小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.3pa～-0.1pa，溫度為72～88℃；(3)採用質量分數為25％～42％的氫氧化鈉溶液處理纖維粉末，反應溫度為35～55℃，時間為1.5～4小時，反應結束後用去離子水漂洗至中性，風乾、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7～11:4～7混合，溶劑為甲苯，在45～55℃條件下反應1～3小時；然後充入氮氣，升溫至130℃後，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應20～50分鐘後室溫下冷卻；(5)將步驟(4)處理後的纖維粉末與羥甲基纖維素、納米氧化鎂、硫酸鈉、碳納米管、二氧化矽、氧化石墨烯和聚乳酸混合，真空乾燥後置於開煉機中，開煉機雙輥內溫度為180℃～190℃，至完全熔融後，轉移至平板硫化機上熱壓成型。優選的，步驟(1)中採用質量分數為26％的碳酸鈉水溶液處理竹纖維和椰殼纖維，反應3.5小時。優選的，步驟(2)中將步驟(1)處理後的纖維置於烘箱中烘乾，並將纖維粉碎，然後置於真空乾燥箱內乾燥2小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.2pa，溫度為83℃。優選的，步驟(3)中採用質量分數為36％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，反應結束後用去離子水漂洗至中性，風乾、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9:5混合，溶劑為甲苯，在52℃條件下反應2小時；然後充入氮氣，升溫至130℃後，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應40分鐘後室溫下冷卻。優選的，步驟(5)中將步驟(4)處理後的纖維粉末與羥甲基纖維素、納米氧化鎂、硫酸鈉、碳納米管、二氧化矽、氧化石墨烯和聚乳酸混合，真空乾燥後置於開煉機中，開煉機雙輥內溫度為186℃，至完全熔融後，轉移至平板硫化機上熱壓成型。有益效果：(1)本發明所述阻燃抑煙聚乳酸複合材料具有良好的阻燃抑煙性能；(2)本發明所述阻燃抑煙聚乳酸複合材料保持了較好的力學性能。具體實施方式實施例1一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料，按重量份計，所述複合材料包含以下組分：竹纖維11份、椰殼纖維1份、羥甲基纖維素2份、納米氧化鎂1份、硫酸鈉1份、碳納米管3份、二氧化矽2份、氧化石墨烯2份、聚乳酸22份。所述的一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料的製備方法，包含以下步驟：(1)採用質量分數為15％的碳酸鈉水溶液處理竹纖維和椰殼纖維，反應2小時；(2)將步驟(1)處理後的纖維置於烘箱中烘乾，並將纖維粉碎，然後置於真空乾燥箱內乾燥1小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.3pa，溫度為72℃；(3)採用質量分數為25％的氫氧化鈉溶液處理纖維粉末，反應溫度為35℃，時間為1.5小時，反應結束後用去離子水漂洗至中性，風乾、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7:4混合，溶劑為甲苯，在45℃條件下反應1小時；然後充入氮氣，升溫至130℃後，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應20分鐘後室溫下冷卻；(5)將步驟(4)處理後的纖維粉末與羥甲基纖維素、納米氧化鎂、硫酸鈉、碳納米管、二氧化矽、氧化石墨烯和聚乳酸混合，真空乾燥後置於開煉機中，開煉機雙輥內溫度為180℃，至完全熔融後，轉移至平板硫化機上熱壓成型。實施例2一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料，按重量份計，所述複合材料包含以下組分：竹纖維18份、椰殼纖維6份、羥甲基纖維素8份、納米氧化鎂3份、硫酸鈉5份、碳納米管8份、二氧化矽8份、氧化石墨烯6份、聚乳酸40份。所述的一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料的製備方法，包含以下步驟：(1)採用質量分數為26％的碳酸鈉水溶液處理竹纖維和椰殼纖維，反應3.5小時；(2)將步驟(1)處理後的纖維置於烘箱中烘乾，並將纖維粉碎，然後置於真空乾燥箱內乾燥2小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.2pa，溫度為83℃；(3)採用質量分數為36％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，反應結束後用去離子水漂洗至中性，風乾、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9:5混合，溶劑為甲苯，在52℃條件下反應2小時；然後充入氮氣，升溫至130℃後，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應40分鐘後室溫下冷卻；(5)將步驟(4)處理後的纖維粉末與羥甲基纖維素、納米氧化鎂、硫酸鈉、碳納米管、二氧化矽、氧化石墨烯和聚乳酸混合，真空乾燥後置於開煉機中，開煉機雙輥內溫度為186℃，至完全熔融後，轉移至平板硫化機上熱壓成型。實施例3一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料，按重量份計，所述複合材料包含以下組分：竹纖維23份、椰殼纖維8份、羥甲基纖維素11份、納米氧化鎂5份、硫酸鈉7份、碳納米管12份、二氧化矽11份、氧化石墨烯8份、聚乳酸45份。所述的一種阻燃抑煙聚乳酸複合材料的製備方法，包含以下步驟：(1)採用質量分數為30％的碳酸鈉水溶液處理竹纖維和椰殼纖維，反應4.5小時；(2)將步驟(1)處理後的纖維置於烘箱中烘乾，並將纖維粉碎，然後置於真空乾燥箱內乾燥3小時，得纖維粉末，其中真空度為-0.1pa，溫度為88℃；(3)採用質量分數為42％的氫氧化鈉溶液處理纖維粉末，反應溫度為55℃，時間為4小時，反應結束後用去離子水漂洗至中性，風乾、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11:7混合，溶劑為甲苯，在55℃條件下反應3小時；然後充入氮氣，升溫至130℃後，滴入催化劑辛酸亞錫，磁力攪拌，反應50分鐘後室溫下冷卻；(5)將步驟(4)處理後的纖維粉末與羥甲基纖維素、納米氧化鎂、硫酸鈉、碳納米管、二氧化矽、氧化石墨烯和聚乳酸混合，真空乾燥後置於開煉機中，開煉機雙輥內溫度為190℃，至完全熔融後，轉移至平板硫化機上熱壓成型。對實施例1～3製備獲得的阻燃抑煙聚乳酸複合材料進行檢測，結果如下表所示：實施例1實施例2實施例3拉伸強度/mpa323634衝擊強度/kj·m-26.97.37.1生煙總量/m2312628當前第1頁12