专利名称：一种废弃羊毛/聚乳酸生态复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可完全生物降解的废弃羊毛/聚乳酸复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
随着人口增加、人们生活水平的提高对纤维的需求量越来越高。中国是全球纺织品的生产基地和纤维产业的核心，纺织工业是中国国民经济的传统支柱产业和重要的民生产业，纺织产能总体上已接近世界的一半。目前，我国纺织品消费需要已由生存型消费转向享有型消费，逐渐从纺织品生产基地变成消费主体。纺织品消费量的增长带来了新的课题一方面用于生产天然纤维的可用耕地面积不断减少，合成纤维的原料石油资源日益紧缺(有人预计，石油资源仅可以继续使用50年左右)，现有的天然纤维、再生纤维及合成纤维的生产数量受到资源的限制，其价格上升压力不断加大；另一方面，废弃纺织品总量日益增加。由于废弃纺织品目前还难以回用，大量废弃纺织品不得不作为垃圾填埋或焚烧处理。 2009年，世界纤维消费总量达到7050万吨，其中，羊毛纤维的消费量约为110万吨。羊毛纤维为角蛋白纤维，以其舒适、柔软、保暖、风格高雅而倍受消费者青睐，但羊毛纤维资源有限，价格高，因此，废弃羊毛合理、高效资源化利用尤为重要。废弃羊毛主要来源于以下方面(1)毛纺、毛织工程中产生的各种废毛、回丝、废纱、废布等；( 羊毛服装、纺织品加工过程中，剪裁和缝制时产生的线头、布边、布角、布头等废料；C3)生活中的废弃服装和纺织品等。羊毛及羊毛制品导热系数低，隔热、隔音性能好，不易燃烧，但羊毛易受潮，易被虫蛀。关于废弃羊毛的资源化利用已引起很多人员的广泛关注。武汉纺织大学发明“一种角蛋白晶须增强的同质复合纤维及其制备方法”(CN101575749)，该纤维是由提取自废弃羊毛的角蛋白基质和角蛋白晶须组成，角蛋白晶须分散在角蛋白基质中，形成同质复合纤维。发明“一种用天然蛋白纤维超细粉体改性的化学纤维及其生产方法”(专利公开号 CN1594682)提供一种采用源自天然蛋白纤维的超细粉体改性的化学纤维及其生产方法，改性纤维中蛋白质粉体含量为5% _10%，化学纤维原料成分含量为90% -95%，以期通过蛋白质粉体改善改性纤维的吸湿性能、抗静电性能、染色性能等。自废弃羊毛中制备角蛋白品须、角蛋白基质需要大量的化学试剂以溶解结构稳定的角蛋白；由于羊毛较柔韧，制备角蛋白超细粉体也不是容易的事情。因此，这两种方法成本高，技术难度大。聚乳酸纤维来源于可再生的植物资源，具有较低的熔点(170°C左右)，可生物降解，环境友好。聚乳酸纤维的极限氧指数介于对％ — 26%之间，与羊毛接近，在空气中燃烧缓慢，未经化学阻燃处理的纯聚乳酸纤维能通过欧洲及美国的相关室内装饰用品的阻燃性能测试，是建筑、室内装饰品的理想选择。发明“一种全降解天然纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法” (CN1011218i;3)提供一种全降解天然纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法，所述天然纤维仅包括各种麻纤维、竹纤维或者其混合物。此外，上海大学发明了“聚乳酸/丝瓜络纤维复合材料及其制备方法” (CN101177523)；中国林业科学研究院研究了木纤维/聚乳酸生物质复合材料复合因素对其复合材料结构、性能的影响规律。因此，目前可生物降解聚乳酸热塑性复合材料主要集中于以天然纤维素纤维为增强材料，未见以羊毛为增强材料的复合材料报道。
发明内容
基于目前已有技术的缺乏及废弃羊毛与热塑性聚乳酸纤维的优良性能，本发明提出一种低成本、简单、高效的废弃羊毛回用方法以隔热性能好的废弃羊毛为增强体、以聚乳酸为基质，将废弃羊毛或羊毛纺织品(松散纤维、纱线、织物等)复合在具有热塑性、可降解的聚乳酸中间，通过热压熔融聚乳酸的方法制备复合材料。由于废弃羊毛形态多样，包括羊毛纤维、毛条、纱线或织物等不同形态，这些形态均可以采用。为便于混合，根据废弃羊毛的形态选择聚乳酸纤维的形态，如果废弃羊毛为纤维状，选择纤维状的聚乳酸与其复合，如果废弃羊毛是织物，选择聚乳酸非织造纤维网与其混合。废弃羊毛与聚乳酸的质量百分比为60-80 20-40。本发明废弃羊毛/聚乳酸复合材料制备具体步骤为(1)将作为增强相的羊毛纤维或纱线或织物与作为基体的聚乳酸纤维或纱线或织物进行铺层混合，聚乳酸分若干层，上、下两表面各一层，中间数层；羊毛分若干层，置于聚乳酸中间，如同三明治结构，羊毛、聚乳酸质量百分比为60-80 20-40。上、下表面的聚乳酸在热压过程中熔融、在冷却过程中固化，形成致密、疏水、透明的表层，可避免羊毛受潮、 虫蛀等，中间的羊毛层保持一定量的孔隙，可保持隔热、隔音的优良性能；(2)将铺层混合的羊毛/聚乳酸置于模具中，在热压机上热压，热压温度为 170-180°C，压力为4-lOMPa，热压时间依据加料量而定，为2-8min。聚乳酸的熔点为175°C 左右，依据分子量不同略有变化，热压温度在聚乳酸熔点以上；热压压力在确保成形的情况下，不可太大，以保证羊毛层中保留一些孔隙；加料量大，热压时间可稍长，但时间太长，可能造成羊毛、聚乳酸分解；(3)将步骤( 得到的复合材料在常温下自然冷却或水冷得到一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料板材；本发明废弃羊毛/聚乳酸复合材料不仅可完全生物降解，而且隔热、隔音性能好， 防虫、防蛀、防潮，可应用于对阻燃、隔热、隔音要求高的建筑、室内装饰、汽车内饰等各个领域。该发明不仅可使大量的废弃羊毛得到资源化利用，而且可解决白色污染带来的环境问题。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1 废弃羊毛/聚乳酸复合材料制备方法(1)将作为增强相的羊毛纤维与作为基体的聚乳酸纤维进行铺层混合，聚乳酸分三层，上、下两表面各一层，中间一层；羊毛分两层，置于聚乳酸中间，如同三明治结构，羊毛、聚乳酸质量百分比为60 40;(2)将铺层混合的羊毛/聚乳酸置于模具中，在热压机上热压，热压温度为175°C， 压力为8MPa，热压时间5min ；
(3)将步骤( 得到的复合材料在常温下自然冷却得到一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料板材；实施例2 废弃羊毛/聚乳酸复合材料制备方法(1)将作为增强相的羊毛纤维织物与作为基体的聚乳酸非织造纤维网进行铺层混合，聚乳酸分五层，上、下两表面各一层，中间三层；羊毛分四层，置于聚乳酸中间，如同三明治结构，羊毛、聚乳酸质量百分比为70 30；(2)将铺层混合的羊毛/聚乳酸置于模具中，在热压机上热压，热压温度为170°C， 压力为lOMPa，热压时间为5min。(3)将步骤( 得到的复合材料在常温下自然冷却或水冷得到一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料板材。
权利要求
1.一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，以隔热性能好的废弃羊毛为增强体、以聚乳酸为基质制备复合材料，羊毛和聚乳酸的重量百分比为 60-80 20-40。
2.如权利要求1所述的一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料，其特征在于，所述废弃羊毛可以是100%羊毛纤维、毛条、纱线或织物等不同形态。
3.如权利要求1所述的一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料，其特征在于，所述聚乳酸可以为聚乳酸纤维、聚乳酸非织造纤维网或聚乳酸树脂等不同形态。
4.如权利要求1所述的一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料，其特征在于，所述复合材料制备具体步骤为(1)将作为增强相的羊毛纤维或纱线或织物与作为基体的聚乳酸纤维或纱线或织物进行铺层混合，聚乳酸分若干层，上、下两表面各一层，中间若干层；羊毛分若干层，置于聚乳酸之间，如同三明治结构；(2)将铺层混合的羊毛/聚乳酸置于模具中，在热压机上热压，热压温度为170 180°C，压力为4 lOMPa，热压时间依据加料量而定，为2 8min ；(3)将步骤(2)得到的复合材料在常温下自然冷却或水冷得到一种废弃羊毛/聚乳酸复合材料板材。
全文摘要
本发明涉及一种废弃羊毛/聚乳酸生态复合材料的制备方法，其步骤为以隔热性能好的废弃羊毛为增强体、以聚乳酸为基质，羊毛和聚乳酸以三明治结构进行铺层混合，上、下外表面均为聚乳酸，其重量百分比为60-80∶20-40；然后将铺好层的废弃羊毛/聚乳酸在热压机上热压，热压温度为170-180℃，压力为4-10MPa，热压时间为2-8min，经冷却得到复合材料。废弃羊毛、聚乳酸均可是纤维、毛条、纱线或织物等不同形态。本发明复合材料不仅可完全生物降解，而且隔热、隔音性能好，防虫、防蛀、防潮，可应用于对阻燃、隔热、隔音要求高的建筑、室内装饰、汽车内饰等各个领域。本发明可使大量的废弃羊毛得到资源化利用，而且可解决白色污染带来的环境问题。
文档编号C08L67/04GK102167895SQ20111012954
公开日2011年8月31日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者侯秀良, 张吉富, 潘刚伟 申请人:江南大学