CN104725804A - 一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料及其制备方法，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36~46份，杉木粉34~50份，竹纤维6~12份，原花青素0.1~10份，甘油2~5份，线性低密度聚乙烯1~4份和爽滑剂1~3份。制备方法：包括如下步骤：（1）将竹纤维及一半甘油与聚乳酸混合，备用；（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及一半甘油加入与杉木粉混合，备用；（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及爽滑剂一并混合；（4）将混合物用双螺杆挤出机中挤出。本发明制备的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料相对于聚乳酸具有更高的拉伸强度和弯曲强度，吸水率也降低，更适于加工应用。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料领域，具体涉及一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
随着化石燃料资源和塑料后处理压力的增加，研究和开发生物可降解高分子材料成为高分子学界研究的热点。聚乳酸是一种具有良好的机械性能、生物降解性、生物相容性和环境友好性，且其是原料来源广泛的天然可再生资源，成为研究和开发的最佳选择。但是，由于聚乳酸脆性大且价格昂贵，限制了它的应用发展。将聚乳酸与纤维素共混是一种极具前途的开发生物降解材料的技术方法。但由于聚乳酸的疏水性以及淀粉和纤维素的吸水性，两组分之间是热力学不相容的，导致组分之间的界面黏结力较差。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种具有良好力学性能的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36~46份，杉木粉34~50份，竹纤维6~12份，原花青素0.1~10份，甘油2~5份，线性低密度聚乙烯1~4份和爽滑剂1~3份。
优选地，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸40~42份，杉木粉40~44份，竹纤维8~10份，原花青素5~7份，甘油3~4份，线性低密度聚乙烯2~3份和爽滑剂2~3份。
更优选地，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸41份，杉木粉42份，竹纤维9份，原花青素6份，甘油3份，线性低密度聚乙烯2份和爽滑剂2份。
所述爽滑剂为芥酸酰胺或油酸酰胺。
所述线性低密度聚乙烯的密度在0.920~0.930g/cm3之间。
所述聚乳酸为医用级聚乳酸。
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及爽滑剂一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置12~18h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
有益效果：
本发明制备的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料相对于聚乳酸具有更高的拉伸强度和弯曲强度，吸水率也降低，更适于加工应用。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36份，杉木粉34份，竹纤维6份，原花青素0.1份，甘油2份，线性低密度聚乙烯1份和芥酸酰胺1份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及芥酸酰胺一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置12h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
实施例2
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸40份，杉木粉40份，竹纤维8份，原花青素5份，甘油3份，线性低密度聚乙烯2份和油酸酰胺2份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及油酸酰胺一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置14h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
实施例3
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸41份，杉木粉42份，竹纤维9份，原花青素6份，甘油3份，线性低密度聚乙烯2份和芥酸酰胺2份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及芥酸酰胺一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置16h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
实施例4
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸42份，杉木粉44份，竹纤维10份，原花青素7份，甘油4份，线性低密度聚乙烯3份和油酸酰胺3份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及油酸酰胺一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置17h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
实施例5
一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸46份，杉木粉50份，竹纤维12份，原花青素10份，甘油5份，线性低密度聚乙烯4份和芥酸酰胺3份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及芥酸酰胺一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置18h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
性能测试：
将实施例1~5制备的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料及聚乳酸进行力学性能测试及吸水率测定，结果见表1。
力学性能测试方法：采用CMT-5504型万能力学试验机按照国家标准GB/T 1040-92和GB/T 9341-2000测试拉伸性能和弯曲性能。
吸水率测定：按GB 1034-98的要求，将10mm×10mm×2mm大小的试样在50℃条件下真空干燥48h，称重（记为m1），室温（25℃）下将试样放入蒸馏水中浸泡24h，然后取出试样用滤纸拭干表面，再次称重（记为m2），计算吸水率。吸水率＝（m2-m1）/m1×100%。
表1 力学性能测试及吸水率测定结果
。
由表1可以看出，本发明制备的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料相对于聚乳酸具有更高的拉伸强度和弯曲强度，吸水率也降低，更适于加工应用。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1. 一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36~46份，杉木粉34~50份，竹纤维6~12份，原花青素0.1~10份，甘油2~5份，线性低密度聚乙烯1~4份和爽滑剂1~3份。
2. 根据权利要求1所述的一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸40~42份，杉木粉40~44份，竹纤维8~10份，原花青素5~7份，甘油3~4份，线性低密度聚乙烯2~3份和爽滑剂2~3份。
3. 根据权利要求1所述的一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸41份，杉木粉42份，竹纤维9份，原花青素6份，甘油3份，线性低密度聚乙烯2份和爽滑剂2份。
4. 根据权利要求1~3任一项所述的一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，其特征在于，所述爽滑剂为芥酸酰胺或油酸酰胺。
5. 根据权利要求1~3任一项所述的一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的密度在0.920~0.930g/cm3之间。
6. 根据权利要求1~3任一项所述的一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料，其特征在于，所述聚乳酸为医用级聚乳酸。
7. 基于权利要求1所述的一种聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将竹纤维及一半用量的甘油加入到聚乳酸中，混合均匀，备用；
（2）将原花青素、线性低密度聚乙烯及剩下一半用量的甘油加入到杉木粉中，混合均匀，备用；
（3）将步骤（1）的混合物、步骤（2）的混合物及爽滑剂一并投入高速混合机中，分散均匀，静置12小时以上，备用；
（4）将步骤（3）制得的混合物投入同向双螺杆挤出机中进行挤出造粒，挤出温度分别为：Ⅰ区135℃、Ⅱ区150℃、Ⅲ区170℃、Ⅳ区170℃和Ⅴ区135℃；造粒样品静置12~18h后，用单螺杆挤出机挤出成型，挤出温度分别为Ⅰ区150℃、Ⅱ区165℃、Ⅲ区170℃和Ⅳ区130℃，得到条状的聚乳酸-杉木粉-竹纤维复合材料。
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