一种聚乳酸复合材料

：本发明涉及可降解塑料生产，特别是涉及一种兼具多种优异性能的聚乳酸复合材料。

背景技术

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背景技术：

1、当前，随着国内外环保法规的日趋严格，可降解塑料制品得到越来越多的应用。在众多可降解塑料中，聚乳酸(聚丙交酯，poly lactic acid，简称pla)作为一种新型的生物降解材料，同时具备较高的拉伸强度、易于加工、熔点较高及较好的生物相容性等一系列优势而备受关注，围绕其相关材料进行的研究开发也日趋广泛。

2、尽管聚乳酸材料具备以上多种优点，但依然存在韧性低、脆性高的缺陷，极大地限制了其进一步开发应用。聚乳酸常见的增韧方法有弹性体共混增韧、增塑剂共混增韧等。有些在进行增韧改性的同时，还应同时加入纳米金属粒子、无机纳米粒子等增强相来保持其强度。但聚乳酸在增韧改性过程中容易出现拉伸强度降低、断裂伸长率下降的现象，导致材料的增韧改性效果受限，实际应用效果不佳。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种兼具优异的韧性、拉伸强度及紫外光隔绝性能的聚乳酸复合材料。

2、本发明技术方案如下：

3、一种聚乳酸复合材料，其特征在于由以下重量份的组分构成：

4、聚乳酸： 80.5～88份

5、蓖麻油： 10份

6、改性纤维素： 0.5～1.5份；

7、其中，所述改性纤维素通过如下步骤获得：

8、1)将纤维素粉碎过筛，得到纤维素粉末，之后再依次进行碱-酸预处理和球磨，得到微纳米纤维素；

9、2)将所述微纳米纤维素置入改性溶液中，在室温下搅拌反应后得到所述改性纤维素；

10、其中，所述步骤2)中，所述改性溶液是由改性剂溶于乙醇溶液中获得，所述改性剂为硅烷偶联剂或马来酸酐。

11、进一步地，所述步骤1)中获得的微纳米纤维素的尺寸为0.5～2μm；所述步骤2)中室温下搅拌反应的时间至少为5h；所述改性剂在改性溶液中的体积浓度为5％。

12、进一步地，所述步骤1)中的碱-酸预处理为：将所述纤维素粉末置入质量分数为5％的naoh溶液，在室温下搅拌5h后取出，用蒸馏水清洗后再置入质量分数为20％的过氧化氢溶液中室温搅拌12h；将处理后的纤维素再次取出并用蒸馏水清洗后置入质量分数为30％的h2so4溶液，于80℃下搅拌2h。

13、进一步地，所述步骤1)中，在进行所述球磨之前还包括透析处理：将所述碱-酸预处理后的纤维素以悬浮液形式置入截留分子量为1000的透析袋中，以蒸馏水为介质溶液，透析期间每隔1h更换介质溶液，待介质溶液ph呈中性时停止透析。

14、进一步地，所述步骤1)中采用的纤维素为苎麻纤维素，所述球磨的处理时间为5～10h。

15、进一步地，本发明提供一种上述聚乳酸复合材料的成品制备方法，其特征在于包括如下步骤：

16、a.将所述聚乳酸、蓖麻油和改性纤维素依次加入密炼机进行共混加工，得到共混物；加料及共混加工过程中，密炼机内的温度为180℃，转子转速为30r/min；

17、b.将所述共混物放入模具中，用热压机于180℃、10mpa压力下热压5min，之后水冷冷压5min，最后脱模获得材料成品。

18、进一步地，上述步骤a中，所述聚乳酸、蓖麻油和改性纤维素的加料及共混加工方式具体如下：先将所述聚乳酸加入密炼机，3min后加入蓖麻油，共混5min后再加入改性纤维素，3种物质在密炼机中共混加工3～5min分钟后停止加工，得到共混物。

19、与现有技术相比，本发明的优点在于：

20、1)针对聚乳酸增韧改性过程中出现的拉伸强度下降的问题，本发明获得的聚乳酸复合材料在增韧的同时兼具较高的拉伸强度。

21、2)针对一些聚乳酸复合材料中纤维素与聚乳酸亲疏水性质不同而易造成相分离的问题，本发明复合材料中的改性纤维素可明显改善其与聚乳酸与在熔融共混过程中的界面结合能力，提高二者的相容性，从而减小复合材料内部各组分的间隙，有效增强力学性能。

22、3)本发明复合材料料具有良好的紫外光隔绝效果，作为防紫外线材料可以应用于更广泛的领域，例如特殊生物制品、试剂、药品及食品等产品的封包装、防护。

23、4)本发明复合材料中的改性纤维素同时也起到结晶成核剂的作用，作为异相成核剂可以改善聚乳酸的结晶速率、结晶密度及晶体大小。

24、5)本发明复合材料的生产工艺简单且基本绿色无污染，获得的产品成分均由可降解材料构成。

技术特征：

1.一种聚乳酸复合材料，其特征在于由以下重量份的组分构成：

2.根据权利要求1所述的聚乳酸复合材料，其特征在于：所述步骤1)中获得的微纳米纤维素的尺寸为0.5～2μm；所述步骤2)中室温下搅拌反应的时间至少为5h；所述改性剂在改性溶液中的体积浓度为5％。

3.根据权利要求1或2所述的聚乳酸复合材料，其特征在于：所述步骤1)中的碱-酸预处理为：将所述纤维素粉末置入质量分数为5％的naoh溶液，在室温下搅拌5h后取出，用蒸馏水清洗后再置入质量分数为20％的过氧化氢溶液中室温搅拌12h；将处理后的纤维素再次取出并用蒸馏水清洗后置入质量分数为30％的h2so4溶液，于80℃下搅拌2h。

4.根据权利要求3所述的聚乳酸复合材料，其特征在于：所述步骤1)中，在进行所述球磨之前还包括透析处理：将所述碱-酸预处理后的纤维素以悬浮液形式置入截留分子量为1000的透析袋中，以蒸馏水为介质溶液，透析期间每隔1h更换介质溶液，待介质溶液ph呈中性时停止透析。

5.根据权利要求1或2所述的聚乳酸复合材料，其特征在于：所述步骤1)中采用的纤维素为苎麻纤维素，所述球磨的处理时间为5～10h。

6.一种权利要求1所述的聚乳酸复合材料的成品制备方法，其特征在于包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的聚乳酸复合材料的成品制备方法，其特征在于：所述步骤a中，所述聚乳酸、蓖麻油和改性纤维素的加料及共混加工方式具体如下：先将所述聚乳酸加入密炼机，3min后加入蓖麻油，共混5min后再加入改性纤维素，3种物质在密炼机中共混加工3～5min分钟后停止加工，得到共混物。

技术总结
本发明公开了一种聚乳酸复合材料，主要由聚乳酸、蓖麻油和改性纤维素按一定比例共混制备而成。该聚乳酸复合材料在增韧的同时兼具较高的拉伸强度，此外，该复合材料中的改性纤维素可明显改善其与聚乳酸与在熔融共混过程中的界面结合能力，提高二者的相容性，从而减小复合材料内部各组分的间隙，有效增强力学性能。本发明复合材料料还具有良好的紫外光隔绝效果，作为防紫外线材料可以应用于更广泛的领域，例如特殊生物制品、试剂、药品及食品等产品的封包装、防护。本发明复合材料的生产工艺简单且基本绿色无污染，获得的产品成分均由可降解材料构成。

技术研发人员：尹晋津,齐鑫淼,白二露,刘佳辉,姚沐孜
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1