[发明专利]改性纤维素/聚乳酸复合材料的制备方法

说明书

改性纤维素/聚乳酸复合材料的制备方法，属于生物质能源化工技术领域，将玉米秸秆经酸水解半纤维素，再经碱溶木质素预处理，制备纤维素前驱体；将纤维素前驱体粉碎分散制备原纤化纤维素，再经阻燃剂浸渍、低温氧化处理得脱羟纤维素；将脱羟纤维素打散，再经低温炭化制备炭纤维；将原纤化纤维经次氯酸钠氧化制备羧化纤维素，再与聚乙二醇酯化制备酯化纤维素；将脱羟基纤维素、碳化纤维及酯化纤维素加入密炼机与聚乳酸捏合混炼，再经开炼机均化分散制备改性纤维素/聚乳酸复合材料。本发明采用不同方法对纤维素改性处理，具体采用机械打散粉碎、阻燃剂浸渍、低温氧化、高温碳化、羧化酯化方法，提高了纤维素强度、流动性及与聚乳酸界面相容性。

技术领域

本发明属于生物质能源化工技术领域，涉及改性纤维素/聚乳酸复合材料的制备方法，具体涉及机械打散粉碎、阻燃剂浸渍、低温氧化、高温碳化、羧化酯化等对纤维素改性的方法，并将脱羟基纤维素、碳化纤维素及酯化纤维素加入密炼机与聚乳酸捏合混炼，再经开炼机均化分散制备改性纤维素/聚乳酸复合材料的方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种天然淀粉塑料，

而且在商业市场上是生物聚合物的“先锋”不但制备原材料来源广泛，而且具有可持续发展性。聚乳酸具有良好的生物相容性、降解可吸收性以及可塑性，在开拓新型聚合物材料已成为热点的今天，聚乳酸具有广阔的应用前景。PLA可制成纤维缝合线材料，这种缝合线具有一定的力学强度，既能满足缝孔强度要求，又能随伤口愈合而被机体缓慢分解吸收，无须拆线，特别适合人体深部组织的伤口缝合。目前，基本的合成路线是以丙交醋开环聚合获得PLA。由于丙交醋主要依赖于进口,价格很高,所得材料主要用于生物医学领域,如骨科内固定的钉、棒、模板材料,组织工程中的细胞生长临时支架材料,以发药物控制缓释剂的载休材料。但是，PLA商品化生产的主要障碍是生产工艺复杂、流程长，产品成本高。所以降低PLA材料制备的成本，将会极大地促进PLA商品的生产和应用。

植物纤维是自然界最为丰富的天然高分子材料,自然界中每年生长的纤维素(以天然植物纤维的形式存在)总量多达千亿吨,在自然资源日见缺乏的今天,充分利用植物纤维资源的潜力,及其密度小、强度高、刚度高、柔韧性好、绝缘、隔热、表面相对粗糙等特点，并且可回收、可降解、可再生的特点，用来代替人造玻璃纤维或者矿物填料等制备热塑性和热固性复合材料,具有广阔的发展前景。

将植物纤维与聚乳酸制备复合,制备成的复合材料可称为“绿色复合材料”,其原料完全源自可再生的非石油资源,并且在一定的条件下,可完全降解为二氧化碳和水,可以从根本上解决由石油资源枯竭造成的原料不足和废弃物所造成的环境问题。

但植物纤维本身具有亲水性和吸湿性,聚乳酸材料本身具有疏水性且脆性大、耐热性较差等，导致植物纤维与聚乳酸材料之间的界面相容性较差，纤维素/聚乳酸材料的耐湿热性能差，纤维长径比很大，在聚乳酸材料中易缠绕团聚，分散性差，纤维素/聚乳酸复合材料的抗冲击性强度、耐热性亦不好。所以制备脆性小、耐热性好、抗冲击强度高、成本低的纤维素/聚乳酸复合材料的技术亟待解决。