一種長天然纖維/聚乳酸基複合材料的製備方法與流程
2023-09-20 07:48:10 1
本發明屬於材料科學中的高分子複合材料領域，涉及一種利用天然纖維製備出長天然纖維/聚乳酸基複合材料的方法。根據本發明所製備的聚乳酸基複合材料，解決了傳統天然纖維增強聚乳酸長化低、無機填料不能完全降解的問題。本發明所涉及的方法操作簡單、製備材料的性能可控性強，適用於實驗室及企業產業化生產，本材料是一種長天然纖維/聚乳酸基複合材料。
背景技術：
：隨著高分子材料的發展，石油基高分子材料在人類生活和工作中得到廣泛的應用。但這些材料來源不可再生資源，而且在自然環境中難以降解，造成生態環境惡化和資源緊缺，不符合人類可持續發展的戰略，給人類帶來危害。近年來，來源於可再生資源的可為生物降解材料引起人們廣泛的注意。聚乳酸是唯一以生物資源為原料，通過化學合成方法的可降解的線性脂肪族聚酯，它來源於可再生資源，具有良好的生物相容性、降解性，較高的拉伸強度和壓縮模量，因此聚乳酸被認為是石油基塑料的代替品：將其應用於通用塑料領域，對於減小環境汙染、節省石油資源以及減輕地球溫室效應方面具有十分重要的意義。石油資源短缺及環境汙染嚴重促進了非石油基綠色可降解高聚物的發展與應用。聚乳酸是一種集生物降解性、生物可吸收性於一體的綠色熱塑性聚酯，具有較好的力學強度、彈性模量和熱成型性，降解產物能滲入人體代謝，廣泛應用於醫療、藥學、農業、包裝業、服務行業等領域，被認為是迄今為止最有市場潛力的可降解聚合物。然而，與其他高分子材料相同，衝擊強度較低限制了聚乳酸在航空。電子、汽車等領域的應用，為此開發具有較高韌性的綠色環保聚乳酸顯得尤為迫切。技術實現要素：本發明的目的是為解決無機填料增強聚乳酸不能完全降解以及部分天然纖維增強聚乳酸長化低的問題。實現本發明目的技術解決方案為：聚乳酸/天然纖維增強改性方法，將聚乳酸樹脂、天然纖維、成核劑、熱穩定劑，抗氧劑真空乾燥並按比列混合，使乾燥後的共混物的基體含水率低於50ppm，然後採用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其特徵在於基體聚乳酸的熔點在150～200℃之間，天然纖維的用量佔共混物基體用量的0～45%，熔融擠出溫度190～205℃。一種長天然纖維/聚乳酸基複合材料的組分和重量組分數配比為：聚乳酸70～100%、天然纖維0～30%、熱穩定劑0.01～5%；抗氧劑0～1%；成核劑0～2%；偶聯劑0～5%。所述的聚乳酸為2003D所述的天然纖維選取自大麻纖維、亞麻纖維、竹麻纖維、黃麻纖維及劍麻纖維中的一種或幾種，天然纖維的添加量為總質量的0～30%。所述的熱穩定劑選取自四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三（2，4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯以及（2，4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯的一種或幾種。所述的抗氧劑選取自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八酯或，β-苯基（3，5-二叔丁基-4-羥基）丙酸正十八碳醇酯的一種或幾種。所述的成核劑選取自改性超細滑石粉、取代二苄叉山梨醇類、二(4-叔丁基-苯甲酸)氫氧化鋁的一種或幾種。所述的偶聯劑選取自2-（3，4-環氧環己基）乙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油醚氧丙基二甲氧基矽烷或3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷的一種或幾種。具體實施方式其具體工藝步驟及主要工藝參數如下：實施例一2003D80%黃麻纖維20%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.5%取代二苄叉山梨醇類0.5%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%首先將聚乳酸樹脂、天然纖維、熱穩定劑、抗氧劑、成核劑、偶聯劑放在真空乾燥箱中60℃真空乾燥5小時，進而去除水分，將乾燥後的共混物放在高速混合機混合5～10分鐘，將混合好的物料由料鬥加入到雙螺杆擠出機中，經熔融共混擠出、風刀冷卻乾燥、造粒、均化，其中料筒溫度設為：前段180℃，中段190℃，後段200℃，螺杆長徑比35，機頭溫度195℃。實施例二2003D80%黃麻纖維20%三（2，4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.6%取代二苄叉山梨醇類0.6%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%工藝條件如實施例一實施例三2003D75%大麻纖維25%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.6%取代二苄叉山梨醇類0.6%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%工藝條件如實施例一實施例四2003D75%大麻纖維25%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%（2，4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯0.6%取代二苄叉山梨醇類0.6%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%工藝條件如實施例一實施例五2003D70%劍麻纖維30%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.6%取代二苄叉山梨醇類0.6%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%工藝條件如實施例一實施例六2003D70%劍麻纖維30%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.6%改性超細滑石粉0.6%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%工藝條件如實施例一實施例七2003D85%竹麻纖維15%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.6%取代二苄叉山梨醇類0.6%3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷1%工藝條件如實施例一實施例八2003D85%竹麻纖維15%四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2%[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.6%取代二苄叉山梨醇類0.6%3-氨丙基三乙氧基矽烷1%工藝條件如實施例一性能測試結果測試項目實施例一實施例二實施例三實施例四實施例五實施例六實施例七實施例八拉伸強度（Mpa）8076737470727372彎曲強度（Mpa）112109105109991039495維卡溫度（℃）90871091148689115112當前第1頁1 2 3