[发明专利]经表面改性后的竹纤维长纤和聚乳酸共混复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种经表面改性后的竹纤维长纤和聚乳酸共混复合材料的制备方法。本发明针对目前聚乳酸虽然具有优良的生物相容性、生物降解性和加工性，但其也存在断裂伸长率小、韧性差、热稳定性差、成本高等缺陷,限制了其应用范围的问题，给出了如下具体方法：先将一定量的竹纤维长纤浸泡在NaOH溶液中2‐6小时进行预处理，去除其表面杂质。然后将经过预处理的竹纤维和表面改性剂在加热超声震荡条件下进行表面处理，干燥后得到表面改性的竹纤维长纤。最后将聚乳酸、表面改性的竹纤维长纤、抗氧剂按一定比例熔融共混造粒，得到一种热稳定性好、拉伸性能优异、成本低的改性聚乳酸/竹纤维复合材料。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种经表面改性后的竹纤维长纤和聚乳酸共混复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感十分卓越，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。聚乳酸更大的应用潜力是在汽车装饰附件、电子数码产品方面与工程塑料竞争。然而,聚乳酸存在断裂伸长率小、韧性差、热稳定性差、成本高等缺陷,限制了其在这些方面的应用。因此需要对聚乳酸进行改性,以克服以上缺点。

天然竹纤维是自然界中最丰富的天然高分子材料,具有长径比大、比表面积大、比强度高、密度低、价廉、可再生以及可生物降解等众多优点，在自然资源日渐缺乏的今天,充分利用天然竹纤维资源,发挥其独特的功能和特性,开发新的应用领域是当务之急。而天然竹纤维与可生物降解塑料复合制备绿色复合材料是开发和利用这一资源的有效途径之一。因此有必要探索开发出一种性能优越的聚乳酸/竹纤维复合材料。

发明内容

本发明的目的是针对目前聚乳酸虽然具有优良的生物相容性、生物降解性和加工性，但其也存在断裂伸长率小、韧性差、热稳定性差、成本高等缺陷,限制了其应用范围的问题，提供一种热稳定性好、拉伸性能优异、成本低的表面改性竹纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种经表面改性后的竹纤维和聚乳酸共混复合材料，可经挤出加工或密炼加工而成，按重量计，所述经表面改性后的竹纤维和聚乳酸共混复合材料的原料配方的质量百分比，包括：聚乳酸树脂60％‐90％，竹纤维10％‐40％，表面改性剂0.2％‐3％，抗氧剂0.01％‐1％，。

本发明中，所述的竹纤维长纤(本发明的创新点之一)为长径比为200-1000的长毛竹纤维、慈竹纤维中的一种或几种。

本发明中，所述的竹纤维长纤的平均直径为45‐200μm。

本发明中，所述的竹纤维长纤含水率为0.5％-2％。

本发明中，所述的表面改性剂为Y-氨基丙基三乙基硅氧烷(KH550)、Y-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(KH560)、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ-201)中的一种或几种。

本发明中，所述的抗氧剂为亚磷酸三(2，4一二叔丁基苯基)酯、亚磷酸酯三(2，4一二特丁基苯基)酯、亚磷酸苯二异癸酯、三(壬基代苯基)亚磷酸酯或亚磷酸三(壬基苯酷)、季戊四醇双亚磷酸酯二(2，4一二特丁基苯基)酯、多烷基双酚A亚磷酸酯的双聚体或三聚体的复合物中一种或多种。

本发明所述的经表面改性后的竹纤维长纤和聚乳酸共混复合材料可通过如下的塑料加工方法制备而成：

(1)先将聚乳酸树脂、竹纤维长纤分别在60-90℃真空转鼓烘箱中干燥12小时以上，除去水分；