CN106009570B - 聚乳酸竹纳米纤维素晶须超微竹炭复合材料薄膜制备方法 - Google Patents
聚乳酸竹纳米纤维素晶须超微竹炭复合材料薄膜制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：1)、将竹纳米纤维素晶须进行表面改性处理，得改性后竹纳米纤维素晶须；2)、将超微竹炭颗粒进行表面改性处理，得改性后超微竹炭颗粒；3)、溶液浇注‑‑‑溶剂挥发法：在聚乳酸中加入有机溶剂，加热搅拌直至聚乳酸全部溶解，然后加入改性后竹纳米纤维素晶须和改性后超微竹炭颗粒，进行分散处理，得共混体系；将上述共混体系在模具中浇注制成薄膜，干燥后，得聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜。采用本发明的制备方法可在增韧聚乳酸复合材料的同时，使复合材料具有良好的拉伸强度和拉伸弹性模量。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物加工技术领域，具体涉及一种聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料薄膜的制备方法。
背景技术
传统的石油基塑料在人们日常生活中广泛应用，但这些塑料废弃物无法自然降解，造成了严重的环境问题，这使完全生物可降解塑料的开发与利用越来越受到重视。聚乳酸(PLA)是一种由玉米、马铃薯等可再生植物资源提取出的淀粉转化变为葡萄糖，经过发酵成为乳酸，进一步聚合而成的脂肪族聚酯。它具有热塑性，能够像PP、PS和PET等合成高分子一样在通用的加工设备上进行挤出、注塑、吹瓶、热成型等加工，生产薄膜、片材、瓶子及各种热成型品。在生物降解高分子中PLA刚性最高，但是其韧性差，拉伸断裂伸长率在20％以下。因此，为了扩大聚乳酸的应用领域，如农用地膜、垃圾袋、塑料袋、食品容器、食品包装等用途，须对其进行增韧改性。
竹纳米纤维素晶须(BCNW)是一种可再生自然资源，具有价廉易得、大长径比、大比表面积、高机械强度等优点。由于它表面含有大量亲水性羟基，呈亲水性。可通过硅烷偶联剂对BCNW进行表面化学修饰，接枝疏水性分子官能团，提高与PLA基体的界面相容性。与纯聚乳酸材料相比，聚乳酸/竹纳米纤维素晶须二元复合体系的拉伸韧性可得到极大提高，但存在拉伸强度和拉伸弹性模量下降的问题。故需要在二元复合体系中引入第三种高硬度、高模量的物质，提高其强度、模量、耐热性，发挥增韧与增强的协同效应。竹炭本身具有良好的强度、模量、吸附性、研磨性、吸光性、隔热性和稳定性，赋予了其在复合材料领域应用的潜力。我国竹材种植面积广，加工能力强，大量的竹材加工剩余物得不到有效利用，炭化后制备超微竹炭颗粒，应用于复合材料领域，是优良的增强体材料。
CN 201210485864.8公开了一种聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备方法，通过制备聚乙二醇纳米纤维素共混料，再与聚乳酸熔融共混制备复合材料，解决了纳米纤维素在聚乳酸中的分散性问题，虽然拉伸断裂伸长率得到提高，但拉伸强度降低。CN201510070556.2公开了一种木素纳米纤维素增强聚乳酸复合膜的制备方法，其通过含有木素的纳米纤维素与聚乳酸复合，解决了纳米纤维素与聚乳酸基体相容性不佳、力学性能低的问题，但制备的薄膜抗张强度高，伸断裂伸长率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法(聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料薄膜的制备方法)；采用本发明的制备方法可在增韧聚乳酸复合材料的同时，使复合材料具有良好的拉伸强度和拉伸弹性模量。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)、将竹纳米纤维素晶须进行表面改性处理，得改性后竹纳米纤维素晶须；
2)、将超微竹炭颗粒进行表面改性处理，得改性后超微竹炭颗粒；
3)、溶液浇注---溶剂挥发法：
在聚乳酸中加入有机溶剂，加热搅拌直至聚乳酸全部溶解，然后加入改性后竹纳米纤维素晶须和改性后超微竹炭颗粒，进行分散处理，得共混体系；所述聚乳酸与有机溶剂的料液比为1g/10～30ml，所述有机溶剂为三氯甲烷；
聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒的重量比＝100:0.5～4:0.5～4；
将上述共混体系在模具中浇注制成薄膜，干燥后，得聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的改进：
所述步骤2)中，超微竹炭颗粒是粒径为1000～5000目的竹炭颗粒；
所述步骤3)中，
分散处理为：加热至45℃～75℃搅拌30min～1.5h，然后超声处理20～40min；
干燥为：室温条件(10～25℃)下通风干燥40～50h。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：
所述步骤3)中模具的材质为聚四氟乙烯，所得薄膜厚度为0.2～0.5mm。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：
所述步骤1)的竹纳米纤维素晶须进行表面改性处理的方法为包括以下步骤：
①、在醇/水溶液中加入作为表面改性剂的硅烷偶联剂，调节pH至4～5，于40～60℃(较佳为50℃)搅拌水解30～60min，得水解后硅烷偶联剂溶液；所述硅烷偶联剂与醇/水溶液的料液比为1g/15～30ml；
②、按照硅烷偶联剂：竹纳米纤维素晶须＝0.5％～16％的质量比，在上述水解后硅烷偶联剂溶液中加入竹纳米纤维素晶须，于40～60℃(较佳为45～50℃)继续搅拌2～3h，醇/水溶液洗涤后，干燥，得改性后竹纳米纤维素晶须(即，硅烷基化的竹纳米纤维素晶须)；
所述醇/水溶液中，醇/水＝80/20的体积比。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：
所述硅烷偶联剂为以下任意一种：A-151，KH-550，KH-570，KH-590；
当硅烷偶联剂为KH-570或KH-590时，所述醇/水溶液为甲醇/水溶液；
当硅烷偶联剂为A-151或KH-550时，所述醇/水溶液为乙醇/水溶液。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：采用乙酸调节pH；所述干燥为于70～80℃烘干22～26h。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：
所述步骤2)的超微竹炭颗粒进行表面改性处理的方法为包括以下步骤：
①、将超微竹炭颗粒用苯醇溶液索氏抽提6～10h，干燥，得干燥后超微竹炭颗粒；所述苯醇溶液中，苯/醇＝80/20的体积比；
②、在醇/水溶液中加入作为表面改性剂的硅烷偶联剂，调节pH至4～5，于40～60℃(较佳为50℃)搅拌水解1.5～2.5h，得水解后硅烷偶联剂溶液；所述硅烷偶联剂与醇/水溶液的料液比为1g/15～30ml；
③、按照硅烷偶联剂：超微竹炭颗粒＝0.5％-16％的质量比，在水解后硅烷偶联剂溶液中加入干燥后超微竹炭颗粒，于40～60℃(较佳为50℃)下继续搅拌2～3h，醇/水溶液洗涤后，干燥，得改性后超微竹炭颗粒(即，硅烷基化的超微竹炭颗粒)；
所述醇/水溶液中，醇/水＝80/20的体积比。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：所述硅烷偶联剂为以下任意一种：A-151，KH-550，KH-570，KH-590；
当硅烷偶联剂为KH-570或KH-590时，所述醇/水溶液为甲醇/水溶液；
当硅烷偶联剂为A-151或KH-550时，所述醇/水溶液为乙醇/水溶液。
作为本发明的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法的进一步改进：所述步骤2)中，
超微竹炭颗粒与苯醇溶液的料液比为1g/15～30ml；
采用乙酸调节pH；
所述步骤①中苯醇溶液中的醇为乙醇；
所述步骤①中的干燥是于100～110℃干燥11～13h；所述步骤③中的干燥是于70～80℃干燥22～26h。
在本发明中，竹纳米纤维素晶须以3～5年竹材加工剩余物为原料，可按照现有技术制备而得，为：利用碱和氧化剂去除原料中的抽提物、半纤维素和木质素，在通过浓硫酸水解处理、离心洗涤、透析、冷冻干燥等手段即可制得竹纳米纤维素晶须。
其具体制备方法例如为：
100目竹颗粒浸入4wt％的NaOH溶液，浴比为1g：25ml，80℃水浴处理24h后用清水冲洗，去除多余碱液，105℃烘干至恒重。上述碱处理后，将剩下部分(即所得的再生纤维素)浸入15wt％的NaClO2溶液漂白，浴比为1g：25ml，滴入适量乙酸(调节pH至3-6)，45℃水浴处理24h，清水冲洗，105℃烘干至恒重，重复一次漂白步骤，得到白色纤维素粉末。利用55wt％硫酸对其酸水解4h(水解温度为45～55℃)后，所述白色纤维素粉末与55wt％硫酸的料液比为1g：15-30ml；将适量的冰块加入溶液(从而使溶液的温度降低至5℃以下)以停止水解反应，导入离心管在离心机上以12000rpm离心5min，倒去上层清液，继续加去离子水清洗，重复3次。在去离子水中透析3天，再用冷冻干燥机干燥样品(即，-80℃冷冻干燥48～72h)，得到竹纳米纤维素晶须(粉末--竹纳米纤维素晶须)。
竹纳米纤维素晶须在制备后需进行硅烷偶联剂处理。
所述超微竹炭为粒径在1000目以上(1000～5000目)的竹炭粒子，可在市面上购买到，在制备复合材料前需进行苯醇抽提处理和硅烷偶联剂处理。
所述聚乳酸为挤出、注塑、吹膜级别的聚乳酸颗粒。
所述硅烷偶联剂可以为乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，3-异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)和(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(KH-590)。
所述硅烷偶联剂用量分别为竹纳米纤维素晶须、超微竹炭质量的0.5-16％。
本发明最终所得的为聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料薄膜，即，聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜。
本发明具有如下技术优势：
(1)将表面改性后的竹纳米纤维素晶须增韧体引入聚乳酸基体，用该纳米材料对聚乳酸进行增韧，解决了聚乳酸材料拉伸韧性差的问题。
(2)将超微竹炭颗粒引入竹纳米纤维素晶须与聚乳酸复合体系，用超微竹炭颗粒对二元复合体系进行增强，超微竹炭的加入，解决了竹纳米纤维素晶须与聚乳酸二元复合体系拉伸强度和模量低的问题。
(3)本发明通过引入源于天然可再生资源的竹纳米纤维素晶须和竹炭颗粒，在不影响其生物降解性的前提下，改善了聚乳酸材料脆性大的缺陷。
综上所述，本发明采用溶液浇注方法制备聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料薄膜，该方法既可充分发挥竹纳米纤维素晶须的增韧效果，又可发挥超微竹炭颗粒的增强效果，能获得力学性能优良的聚乳酸基生物可降解复合材料薄膜。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料的拉伸性能图(A-151处理)；
图2为聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料的拉伸性能图(KH-550处理)；
图3为聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料的拉伸性能图(KH-570处理)；
图4为聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料的拉伸性能图(KH-590处理)；
图5是用不同超微竹炭颗粒添加量下，KH-590硅烷偶联剂处理竹纳米纤维素晶须增韧聚乳酸复合材料拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率图。
图6是实施例1的断裂面形态的扫描电镜图。
图7是对比例1的断裂面形态的扫描电镜图。
图8是对比例2的断裂面形态的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例1-1、一种聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，依次进行以下步骤：
1)、竹纳米纤维素晶须进行表面改性处理：
①、在甲醇/水溶液(甲醇/水：80/20，体积比)中加入作为表面改性剂的硅烷偶联剂--KH-590，用乙酸调节pH至4～5，于50℃的磁力搅拌水解30min，得水解后硅烷偶联剂溶液；所述硅烷偶联剂与甲醇/水溶液的料液比为1g/25ml；
②、按照硅烷偶联剂：竹纳米纤维素晶须＝8％的质量比，在上述水解后硅烷偶联剂溶液中加入竹纳米纤维素晶须，45℃保温继续搅拌2h，甲醇/水溶液洗后，干燥(75℃烘干24小时)，得改性后竹纳米纤维素晶须(即，硅烷基化的竹纳米纤维素晶须)。
2)、超微竹炭颗粒进行表面改性处理：
①、将粒度1000目的超微竹炭颗粒用苯醇溶液(苯：乙醇＝80/20，体积比)索氏抽提6h(煮沸)，105℃干燥12h，得干燥后超微竹炭颗粒；
所述超微竹炭颗粒与苯醇溶液的用量配比为1g/25ml。
②、在甲醇/水溶液(甲醇/水：80/20，体积比)中加入作为表面改性剂的硅烷偶联剂--KH-590，采用乙酸调节pH至4～5，于50℃搅拌水解2h，得水解后硅烷偶联剂溶液；所述硅烷偶联剂与醇/水溶液的料液比为1g/25ml；
③、按照硅烷偶联剂：微竹炭颗粒＝8％的质量比，在水解后硅烷偶联剂溶液中加入干燥后超微竹炭颗粒，50℃保温继续搅拌2h，甲醇/水溶液洗涤后，干燥(75℃烘干24小时)，得改性后超微竹炭颗粒(即，硅烷基化的超微竹炭颗粒)。
3)、按照聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒＝100:2.5:0.5的重量比；
称取5.0g聚乳酸，加入60mL的三氯甲烷中，在50℃恒温水浴中磁力搅拌使PLA充分溶解，加入改性后竹纳米纤维素晶须125mg和改性后超微竹炭颗粒25mg，50℃下水浴磁力搅拌30min，超声搅拌分散30min。将溶解的共混体系倒入直径80mm的聚四氟乙烯模具，室温条件下通风干燥48h，得到聚乳酸/竹纳米纤维素晶须/超微竹炭复合材料薄膜(即，聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜)，厚度在0.3-0.5mm之间。
样品拉伸测试是参照ATSM测试标准，利用裁刀将膜切成哑铃型试样，长度为50mm，标距为15mm，中部宽度与厚度分别约为4mm和0.5mm。拉伸速度为20mm/min，每组至少测试5个试样，取样品拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率的平均值，分别为20.56MPa、296.92MPa和155.90％，其中拉伸断裂伸长率较纯聚乳酸分别提高了1163.37％，拉伸强度较聚乳酸/竹纳米纤维素晶须复合材料提高了97.50％。其断裂面形态的扫描电镜图如图6所示。
实施例1-2～实施例1-6、
将实施例1-1的步骤1)中硅烷偶联剂与竹纳米纤维素晶须的质量比由8％分别改成0％、1.0％、2.0％、4.0％、16％；其余等同于实施例1-1；从而相应的获得实施例1-2～实施例1-6。
所得复合材料薄膜按照实施例1-1所述方法进行检测，其拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率如图4所述。
实施例2-1～2-6，
将实施例1-1～实施例1-6中的硅烷偶联剂由KH-590改成A-151；步骤1)和步骤2)中的“甲醇/水溶液(甲醇/水：80/20，体积比)”均相应的改成“乙醇/水溶液(乙醇/水：80/20，体积比)”；其余等同。
所得复合材料薄膜按照实施例1-1所述方法进行检测，其拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率如图1所述。
实施例3-1～3-6，
将实施例1-1～实施例1-6中的硅烷偶联剂由KH-590改成KH-550；步骤1)和步骤2)中的“甲醇/水溶液(甲醇/水：80/20，体积比)”均相应的改成“乙醇/水溶液(乙醇/水：80/20，体积比)”；其余等同。
所得复合材料薄膜按照实施例1-1所述方法进行检测，其拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率如图2所述。
实施例4-1～4-6，
将实施例1-1～实施例1-6中的硅烷偶联剂由KH-590改成KH-570；其余等同。
所得复合材料薄膜按照实施例1-1所述方法进行检测，其拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率如图3所述。
实施例5-1～实施例5-6、
将实施例1-1中按照聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒＝100:2.5:0.5的重量比分别改成以下重量比：
100:2.5:0、100:2.5:0.25、100:2.5:1、100:2.5:2、100:2.5:3、100:2.5:4，其余等同于实施例1-1；从而相应的获得实施例5-1～实施例5-6。
所得复合材料薄膜按照实施例1-1所述方法进行检测，其拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率如图5所述。
实施例6-1～实施例6-5、
将实施例1-1中硅烷偶联剂处理超微竹炭颗粒的用量改为以下质量比:
硅烷偶联剂：超微竹炭颗粒＝0.5％、1.0％、2％、4.0％、8.0％、16.0％，所得复合材料薄膜按照实施例1-1所述方法进行检测，其拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率如下表1所述。
表1
| 偶联剂用量 | 拉伸强度/MPa | 拉伸模量/MPa | 拉伸断裂伸长率/％ |
| 0 | 9.50 | 120.69 | 56.65 |
| 0.50％ | 9.87 | 114.65 | 106.63 |
| 1.0％ | 9.54 | 144.45 | 103.64 |
| 2.0％ | 15.25 | 223.56 | 113.68 |
| 4.0％ | 18.56 | 231.91 | 119.53 |
| 8.0％ | 20.56 | 296.92 | 155.90 |
| 16％ | 13.43 | 113.43 | 135.35 |
实施例7、一种聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，相对于实施例1-1作如下改动：
步骤1)中，将硅烷偶联剂：竹纳米纤维素晶须的质量比由8％改成4％；
步骤2)中，将硅烷偶联剂：超微竹炭颗粒质量比由8％改成4％；
步骤3)中，聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒的重量比由100:2.5:0.5改成100:3:1。
其余等同于实施例1-1。
样品拉伸测试是参照ATSM测试标准，利用裁刀将膜切成哑铃型试样，长度为50mm，标距为15mm，中部宽度与厚度分别约为4mm和0.5mm。拉伸速度为20mm/min，每组至少测试5个试样，取样品拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率的平均值，分别为15.38MPa、213.69MPa和112.47％，其中拉伸断裂伸长率较纯聚乳酸分别提高了535.42％，拉伸强度较聚乳酸/竹纳米纤维素晶须复合材料提高了47.74％。
对比例1、
称取5.0g聚乳酸，加入60mL的三氯甲烷中，在50℃恒温水浴中磁力搅拌使PLA充分溶解，倒入直径80mm的聚四氟乙烯模具，室温条件下干燥48h，得到聚乳酸薄膜，厚度在0.3-0.5mm之间。
样品拉伸测试是参照ATSM测试标准，利用裁刀将膜切成哑铃型试样，长度为50mm，标距为15mm，中部宽度与厚度分别约为4mm和0.5mm。拉伸速度为20mm/min，每组至少测试5个试样，取样品拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率的平均值，分别为23.91MPa、411.51MPa和17.7％。
对比例2、
取消实施例1-1的步骤3)中改性后超微竹炭颗粒的使用，即，改性后超微竹炭颗粒的用量由25mg改成0mg，其余等同于实施例1-1。备注说明：即，为图5中的“control”。
样品拉伸测试是参照ATSM测试标准，利用裁刀将膜切成哑铃型试样，长度为50mm，标距为15mm，中部宽度与厚度分别约为4mm和0.5mm。拉伸速度为20mm/min，每组至少测试5个试样，取样品拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率的平均值，分别为9.47MPa、111.91MPa和209.82％。其断裂面形态的扫描电镜图如图8所示。
对比例3-1、将实施例1-1步骤3)中的聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒的重量比由100:2.5:0.5改成100:0.1:0.5；其余等同于实施例1-1。
取样品拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率的平均值，分别为15.01MPa、152.36MPa和80.21％。
对比例3-2、将实施例1-1步骤3)中的聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒的重量比由100:2.5:0.5改成100:6:0.5；其余等同于实施例1-1。
取样品拉伸强度、拉伸模量和拉伸断裂伸长率的平均值，分别为9.32MPa、104.35MPa和76.35％。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、将竹纳米纤维素晶须进行表面改性处理，得改性后竹纳米纤维素晶须；
竹纳米纤维素晶须进行表面改性处理的方法为包括以下步骤：
①、在醇/水溶液中加入作为表面改性剂的硅烷偶联剂，调节pH至4~5，于40~60℃搅拌水解30~60 min，得水解后硅烷偶联剂溶液；所述硅烷偶联剂与醇/水溶液的料液比为1g/15~30ml ；
②、按照硅烷偶联剂：竹纳米纤维素晶须=0.5%~16%的质量比，在上述水解后硅烷偶联剂溶液中加入竹纳米纤维素晶须， 于40~60℃继续搅拌2~3 h，醇/水溶液洗涤后，干燥，得改性后竹纳米纤维素晶须；
所述醇/水溶液中，醇/水=80/20的体积比；
2）、将超微竹炭颗粒进行表面改性处理，得改性后超微竹炭颗粒；
超微竹炭颗粒进行表面改性处理的方法为包括以下步骤：
①、将超微竹炭颗粒用苯醇溶液索氏抽提6~10 h，干燥，得干燥后超微竹炭颗粒；所述苯醇溶液中，苯/醇=80/20的体积比；
②、在醇/水溶液中加入作为表面改性剂的硅烷偶联剂，调节pH至4~5，于40~60℃搅拌水解1.5~2.5 h，得水解后硅烷偶联剂溶液；所述硅烷偶联剂与醇/水溶液的料液比为1g/15~30ml ；
③、按照硅烷偶联剂：超微竹炭颗粒=0.5%-16%的质量比，在水解后硅烷偶联剂溶液中加入干燥后超微竹炭颗粒，于40~60℃下继续搅拌2~3 h，醇/水溶液洗涤后，干燥，得改性后超微竹炭颗粒；
所述醇/水溶液中，醇/水=80/20的体积比；
3）、溶液浇注---溶剂挥发法：
在聚乳酸中加入有机溶剂，加热搅拌直至聚乳酸全部溶解，然后加入改性后竹纳米纤维素晶须和改性后超微竹炭颗粒，进行分散处理，得共混体系；所述聚乳酸与有机溶剂的料液比为1g/10~30ml，所述有机溶剂为三氯甲烷；
聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒的重量比=100:0.5~4:0.5~4；
将上述共混体系在模具中浇注制成薄膜，干燥后，得聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：
所述步骤2）中，超微竹炭颗粒是粒径为1000~5000目的竹炭颗粒；
所述步骤3）中，
分散处理为：加热至45℃~75℃搅拌30 min~1.5 h，然后超声处理20~40min；
干燥为：室温条件下通风干燥40~50 h。
3.根据权利要求2所述的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：
所述步骤3）中模具的材质为聚四氟乙烯，所得薄膜厚度为0.2~0.5 mm。
4.根据权利要求3所述的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：
所述硅烷偶联剂为以下任意一种：A-151，KH-550，KH-570，KH-590；
当硅烷偶联剂为KH-570或KH-590时，所述醇/水溶液为甲醇/水溶液；
当硅烷偶联剂为A-151或KH-550时，所述醇/水溶液为乙醇/水溶液。
5.根据权利要求4所述的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，
采用乙酸调节pH；
所述干燥为于70~80℃烘干22~26 h。
6.根据权利要求5所述的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，
超微竹炭颗粒与苯醇溶液的料液比为1g/15~30ml；
采用乙酸调节pH；
所述步骤①中苯醇溶液中的醇为乙醇；
所述步骤①中的干燥是于100~110℃干燥11~13 h；所述步骤③中的干燥是于70~80℃干燥22~26 h。
7.根据权利要求6所述的聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，其特征在于：
步骤1）中，硅烷偶联剂：竹纳米纤维素晶须= 8%的质量比；
步骤2）中，硅烷偶联剂：微竹炭颗粒=8%的质量比；
步骤3）中，聚乳酸：改性后竹纳米纤维素晶须：改性后超微竹炭颗粒的重量比=100:2.5:0.5。
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|---|---|---|---|---|
| CN103044871A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-17 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备方法 |
| CN104693464A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-10 | 北京林业大学 | 一种木素纳米纤维素增强聚乳酸复合膜的制备方法 |
-
2016
- 2016-07-13 CN CN201610555090.XA patent/CN106009570B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103044871A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-17 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备方法 |
| CN104693464A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-10 | 北京林业大学 | 一种木素纳米纤维素增强聚乳酸复合膜的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Poly(lactic acid) biocomposites reinforced with ultrafine bamboo-char:Morphology, mechanical, thermal, and water absorption properties;Shaoping Qian etc.;《J. APPL. POLYM. SCI.》;20160205;43425 (1 of 9)-43425 (9 of 9) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106009570A (zh) | 2016-10-12 |
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