[发明专利]一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料

说明书

本发明公开了一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料，涉及聚乳酸复合材料技术领域，本发明以聚乳酸为基体，通过添加适量的纳米纤维素晶须和氧化石墨烯，制得聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料，采用纳米纤维素晶须和氧化石墨烯作为增强相对聚乳酸进行增韧改性，以解决聚乳酸韧性差的缺陷，同时这种共混改性方式还能保留聚乳酸易降解的优势，提高复合材料的应用环保性。

技术领域：

本发明涉及聚乳酸复合材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料。

背景技术：

聚乳酸是一种通过乳酸缩合或丙交酯开环聚合得到的可生物降解材料，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。聚乳酸的热稳定性好，加工温度170-230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。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、手感和耐热性好。但由于聚乳酸分子内极性酯基的存在，导致聚乳酸的脆性大，韧性差，严重限制了聚乳酸的推广应用。

石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积而成的具有二维蜂窝状晶格结构的材料，具有较大的比表面积以及优异的机械性能与热学性能，因此可以使用石墨烯作为聚乳酸增强相。但由于石墨烯具有较大的比表面积和表面自由能，在分子间相互作用力的情况下片层极易团聚，如果直接将其与聚合物混合，会因易团聚、相容性差等原因使其无法对聚合物起到最大程度的增强效果。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料，通过向聚乳酸中添加适量的纳米纤维素晶须和氧化石墨烯，对聚乳酸起到良好的增韧作用，解决聚乳酸韧性差的缺陷，同时保留聚乳酸易降解的优势。

本发明的目的之一是提供一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料，包括聚乳酸、纳米纤维素晶须、氧化石墨烯和偶联剂。

优选地，所述纳米纤维素晶须的用量占聚乳酸质量的0.5-5％。

优选地，所述氧化石墨烯的用量占聚乳酸质量的0.1-1％。

优选地，所述偶联剂的用量占聚乳酸质量的0.5-5％。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。硅烷偶联剂属于本领域常用的改善聚合物与无机填料之间相容性的偶联剂。

优选地，所述偶联剂为丙烯酸-甲基丙烯酸镁共聚物，甲基丙烯酸镁的质量含量为30-50％，分子量为1000-5000。采用丙烯酸和甲基丙烯酸镁的共聚物作为偶联剂，能够在相同用量下取得明显优于硅烷偶联剂的作用效果，更好地促进纳米纤维素晶须、氧化石墨烯在聚乳酸基体中的均匀分散。

本发明的目的之二是提供一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料的制备方法，具体包括：将聚乳酸搅拌溶解于有机溶剂中，然后加入纳米纤维素晶须、氧化石墨烯和偶联剂，超声分散均匀，真空干燥，得到聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料。

优选地，所述有机溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷。

本发明的目的之三是提供一种聚乳酸/纳米纤维素晶须/氧化石墨烯三元复合材料，包括聚乳酸、羧基化纳米纤维素晶须、氧化石墨烯和偶联剂。

优选地，所述羧基化纳米纤维素晶须的用量占聚乳酸质量的0.5-5％。

优选地，所述羧基化氧化石墨烯的用量占聚乳酸质量的0.1-1％。

优选地，所述偶联剂的用量占聚乳酸质量的0.5-5％。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

采用羧基化纳米纤维素晶须替代纳米纤维素晶须，改善聚乳酸与纳米纤维素晶须之间的相容性，促进纳米纤维素晶须在聚乳酸基体中的均匀分散。