CN104945871A - 有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法。将氯仿和聚乳酸颗粒混合配制成浓度为0.03-0.05g/ml的聚乳酸溶液；向聚乳酸溶液中加入有机蒙脱土与纳米纤维素在30～40℃搅拌反应3～5h；将反应所得溶液涂膜后干燥固化，得到的薄膜即为有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。有机蒙脱土加入量为聚乳酸质量的1％～5％；纳米纤维素加入量为聚乳酸质量的1％～10％。本发明方法操作简易，成本低廉。产品无毒性，易于降解，聚乳酸增韧改性效果明显。
Description
技术领域
本发明属于聚乳酸改性领域，具体涉及一种有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法。
背景技术
在塑料制品廉价易得用途广泛等优点的背后，随之而来的是作为塑料主要原料的石油资源逐渐匮乏，塑料制品对环境的负担也日趋明显。一方面是日益增长的需求，一方面是资源与环境的限制，人们迫切地希望能够从大自然找到环境友好的聚合物来解决这种困境。聚乳酸是一种新型绿色可降解塑料，有望替代传统石油基塑料，具有广阔的应用前景。但是聚乳酸韧性差、不耐热等缺点限制了它的应用，因此有必要对聚乳酸进行改性。纳米纤维素质轻价廉，具有优异的力学性能，是理想的增强剂。纳米纤维素是一种天然高分子，且可作为其原料的植物纤维资源十分丰富，甚至超过了合成高分子的总量。蒙脱土是一种硅酸盐类粘土，具有典型的2：1层状结晶结构。经表面活性剂改性后的蒙脱土兼有更大的层间距和更好的有机相容性。
发明内容
本发明目的在于提供一种聚乳酸的改性方法，该方法操作简单，产品无毒性，易于降解。纳米纤维素有机相和有机蒙脱土无机相在纳米范围内结合形成一种有机/无机纳米复合材料，改性效果明显。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法，包括以下步骤：
将氯仿和聚乳酸颗粒混合配制成浓度为0.03-0.05g/ml的聚乳酸溶液；
向聚乳酸溶液中加入有机蒙脱土与纳米纤维素在30～40℃搅拌反应3～5h；
将反应所得溶液涂膜后干燥固化，得到的薄膜即为有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
按上述方案，所述有机蒙脱土加入量为聚乳酸质量的1％～5％；纳米纤维素加入量为聚乳酸质量的1％～10％。
按上述方案，所述聚乳酸颗粒数均分子量为8000～20000。
本发明的有益效果如下：
本发明方法操作简易，成本低廉，产品无毒性，易于降解。由于纳米纤维素尺寸较小，存在较多的表面羟基，易与聚乳酸形成氢键，削弱聚乳酸分子链间的氢键和范德华力，破坏大分子链中的交联结点，对聚乳酸增韧增塑效果明显，而蒙脱土的特殊剥离层状结构，能进一步对聚乳酸进行增韧改性。
附图说明
图1：实施例1所得有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜的红外光谱。
图2：断裂伸长率随纳米纤维素加入量变化图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
1)取25ml氯仿于100ml三口烧瓶中，加入1g聚乳酸，然后按聚乳酸质量的3％、1％分别加入有机蒙脱土和纳米纤维素，在30℃下搅拌3h，使之混合均匀。
2)将溶液均匀涂抹在玻璃板上，在40℃下真空干燥24h使溶剂完全挥发，将薄膜用刮刀刮下，得到有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
实施例1所得有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜的红外光谱见图1所示，图中3304左右特征峰为纳米纤维素中羟基O-H的伸缩振动。
实施例2
1)取25ml氯仿于100ml三口烧瓶中，加入1g聚乳酸，然后按聚乳酸质量的3％、3％分别加入有机蒙脱土和纳米纤维素，在30℃下搅拌3h，使之混合均匀。
2)将溶液均匀涂抹在玻璃板上，在40℃下真空干燥24h使溶剂完全挥发，将薄膜用刮刀刮下，得到有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
实施例3
1)取25ml氯仿于100ml三口烧瓶中，加入1g聚乳酸，然后按聚乳酸质量的3％、5％分别加入有机蒙脱土和纳米纤维素，在35℃下搅拌4h，使之混合均匀。
2)将溶液均匀涂抹在玻璃板上，在40℃下真空干燥24h使溶剂完全挥发，将薄膜用刮刀刮下，得到有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
实施例4
1)取25ml氯仿于100ml三口烧瓶中，加入1g聚乳酸，然后按聚乳酸质量的3％、10％分别加入有机蒙脱土和纳米纤维素，在35℃下搅拌4h，使之混合均匀。
2)将溶液均匀涂抹在玻璃板上，在40℃下真空干燥24h使溶剂完全挥发，将薄膜用刮刀刮下，得到有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
实施例5
1)取25ml氯仿于100ml三口烧瓶中，加入1g聚乳酸，然后按聚乳酸质量的3％、10％分别加入有机蒙脱土和纳米纤维素，在40℃下搅拌5h，使之混合均匀。
2)将溶液均匀涂抹在玻璃板上，在40℃下真空干燥24h使溶剂完全挥发，将薄膜用刮刀刮下，得到有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
对以上实施例1-5所得产品进行断裂伸长率的性能表征，见表1所示。
表1
| 编号 | PLA/g | CNC/g | MMT/g | 断裂伸长率/％ |
| 1 | 1 | --- | 0.03 | 2.2 |
| 2 | 1 | 0.01 | 0.03 | 2.6 |
| 3 | 1 | 0.03 | 0.03 | 2.9 |
| 4 | 1 | 0.05 | 0.03 | 3.9 |
| 5 | 1 | 0.10 | 0.03 | 2.7 |
图2为单独使用质量分数为0～10％的纳米纤维素改性聚乳酸薄膜(CNC/PLA)的断裂伸长率曲线和使用质量分数为3％的有机蒙脱土与质量分数为0～10％的纳米纤维素复合改性聚乳酸薄膜(MMT/CNC/PLA)的断裂伸长率曲线。由图2可知，纳米纤维素的加入使其断裂伸长率显著增大，在5wt％时达到最高值。在添加的纳米纤维素质量分数相同的情况下，蒙脱土的加入使得改性聚乳酸薄膜的断裂伸长率更大，在5wt％时达到最高值，进一步改善了聚乳酸的韧性。
Claims (3)
1.有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
将氯仿和聚乳酸颗粒混合配制成浓度为0.03-0.05g/ml的聚乳酸溶液；
向聚乳酸溶液中加入有机蒙脱土与纳米纤维素在30～40℃搅拌反应3～5h；
将反应所得溶液涂膜后干燥固化，得到的薄膜即为有机蒙脱土/纳米纤维素复合改性聚乳酸膜。
2.如权利要求1所述有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法，其特征在于所述有机蒙脱土加入量为聚乳酸质量的1%～5%；纳米纤维素加入量为聚乳酸质量的1%～10%。
3.如权利要求1所述有机蒙脱土和纳米纤维素复合改性聚乳酸的方法，其特征在于所述聚乳酸颗粒数均分子量为8000～20000。
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2015
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