[发明专利]一种聚乳酸‑小麦秸秆纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种聚乳酸-小麦秸秆纤维复合材料，及其制备工艺。

背景技术

我国是农业生产大国，由此而产生大量的农作物秸秆，直接焚烧会引起严重的环境问题，如水土流失、荒漠化等。而将农作物秸秆在一定条件下，经过相应的处理可以实现广泛的应用。

张琳在其硕士学位论文《玻化微珠-小麦秸秆复合保温砂浆配制及性能研究》中，对小麦秸秆进行了碱处理，以玻化微珠和小麦秸秆为保温骨料，以粉煤灰和砂为掺和料，混合配制出保温隔热性能良好的新型保温砂浆，但是存在防水、防火性能不足。

本发明用碱液对小麦秸秆进行浸泡处理，去除表面蜡质层，溶出秸秆中的糖类物质，保证其保温性能，提高秸秆与水泥基体的结合界面力，提高水泥胶砂的韧性。用聚乙烯醇（PVA）对石蜡进行改性，PVA能够均匀的分布在石蜡中，形成立体的交联网状隔水膜，达到防水效果；以丙烯酸单体为改性介体，以K₂S₂O₈为引发剂，以OP-10为乳化剂，与前者复合制备石蜡-丙烯酸-聚乙烯醇防水剂。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种聚乳酸-小麦秸秆纤维复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的复合材料具有良好的防水防火性能。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

小麦秸杆30-40，聚乳酸纤维25-35，玻化微珠10-20，聚乙烯醇7-14，石蜡8-12，乳化剂OP-10 2-5，丙烯酸单体6-9，K₂S₂O₈溶液2-4，聚磷酸铵4-9，三聚氰胺甲醛树脂3-6，膨胀石墨3-5，NaOH溶液、乙醇、蒸馏水适量。

一种聚乳酸-小麦秸秆纤维复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 将小麦秸秆于40-60℃烘干至恒重，粉碎筛分处理，收集长度为0.1-0.5mm的，1:10-30浸入NaOH溶液中，浸泡处理5-10h后，过滤、水洗至中性，于100-110℃烘干，得到小麦秸秆纤维；

b. 向聚乙烯醇中1:15-20加入蒸馏水，搅拌均匀，升温至80-90℃，加入石蜡，恒温搅拌1-2h，得A液，将乳化剂OP-10 1:10-20溶于蒸馏水，加入丙烯酸单体中，乳化30-50min，得B液，将A、B液混合，加入K₂S₂O₈溶液，70-80℃搅拌反应3-5h，冷却至室温，即得复合防水剂；

c. 向聚磷酸铵中1:5:10-20加入乙醇和蒸馏水，搅拌分散均匀后，加入三聚氰胺甲醛树脂，调pH为4-5，加热至80-90℃搅拌反应1-2h，抽滤、洗涤、干燥得不完全包覆的微胶囊化聚磷酸铵，将其与玻化微珠、膨胀石墨混合球磨1-2h，过100-200目筛，待用；

d. 将a、b、c中所得物料混合均匀，得复合型小麦秸秆纤维，将其与聚乳酸纤维混合铺层，在热压机上于170-180℃热压5-10min，冷却得到复合材料。

其中，步骤a中NaOH溶液的质量分数为3%-5%；步骤b中K₂S₂O₈溶液浓度为1-3%；步骤d中混合铺层是指一层聚乳酸纤维一层小麦秸秆纤维，且材料的上下表面层均为聚乳酸纤维层。

本发明的反应机理如下：

（1）用碱液对小麦秸秆进行浸泡处理，去除表面蜡质层，溶出秸秆中的糖类物质，保证其保温性能，提高秸秆与水泥基体的结合界面力，提高水泥胶砂的韧性。

（2）用聚乙烯醇（PVA）对石蜡进行改性，PVA能够均匀的分布在石蜡中，形成立体的交联网状隔水膜，达到防水效果；以丙烯酸单体为改性介体，以K₂S₂O₈为引发剂，以OP-10为乳化剂，与前者复合制备石蜡-丙烯酸-聚乙烯醇防水剂。

（3）用三聚氰胺甲醛树脂对聚磷酸铵进行包覆，得到不完全包覆的微胶囊化聚磷酸铵，将其与玻化微珠、膨胀石墨混合球磨，制得复合阻燃剂。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例

一种聚乳酸-小麦秸秆纤维复合材料，由下述重量份(g)的原料制得：