CN106519613A - 一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法 - Google Patents
一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106519613A CN106519613A CN201611007305.0A CN201611007305A CN106519613A CN 106519613 A CN106519613 A CN 106519613A CN 201611007305 A CN201611007305 A CN 201611007305A CN 106519613 A CN106519613 A CN 106519613A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polylactic acid
- preparation
- basalt fibre
- basalt
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/10—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/004—Additives being defined by their length
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/016—Additives defined by their aspect ratio
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法,涉及纤维增强型聚乳酸(PLA)的制备技术领域。将玄武岩纤维和聚乳酸在密炼机中熔融共混6~10min后,即得聚乳酸/玄武岩纤维复合材料。本发明利用玄武岩纤维作为增强改性填料,采用合适的工艺与聚乳酸熔融共混,使玄武岩纤维均匀地分散于聚乳酸基体中,从而大幅度提高聚乳酸的强度和模量。
Description
技术领域
本发明涉及纤维增强型聚乳酸(PLA)的制备技术领域。
背景技术
随着环境保护和经济发展的要求,生物可降解的高分子聚乳酸作为新型的可降解高分子材料日益受到关注。它具有良好的热塑性、生物相容性、生物可降解性及组织可吸收性,因此不仅在通用塑料领域,还在生物医学工程方面如药物控制释放基材、多孔的组织工程支架,包装等方面也具有潜在的应用价值。不过在工程材料领域,由于聚乳酸的力学强度并不足够高,且耐热性差等缺陷的存在限制了其发展前景。
纤维增强是高分子材料改性的传统且高效的方法,因为纤维结构具有较大的长径比,这有利于纤维与基体之间的界面粘结,从而有利于受载时外界载荷的有效传递。玄武岩纤维是一种天然的环保型的洁净原料,无任何毒性,是一种价廉易得的纤维材料。由于玄武岩产品它具有一些玻璃纤维,芳纶纤维和碳纤维不具备的特性,决定了它在特殊行业领域有不可替代的市场需求。玄武岩纤维主要成分为SiO 2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Na2O、K2O等氧化物,属于硅铝酸盐系纤维。SiO2是连续玄武岩纤维最主要的成分,称为网络形成物,保证纤维的化学稳定性和优异的力学性能。较高含量的Al2O3可以提高纤维的耐久性、化学稳定性、热稳定性和力学性能,这为用其增强聚合物材料的热、力学性能打下了良好的基础。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于玄武岩纤维与聚乳酸的复合材料的制备方法。
本发明技术方案是:将玄武岩纤维和聚乳酸在密炼机中熔融共混6~10min后,即得聚乳酸/玄武岩纤维复合材料。
本发明利用玄武岩纤维作为增强改性填料,采用合适的工艺与聚乳酸(PLA)熔融共混,使玄武岩纤维均匀地分散于聚乳酸(PLA)基体中,从而大幅度提高聚乳酸(PLA)的强度和模量。
与玻璃纤维相比,连续玄武岩纤维中含有特殊的MgO、Na2O、K2O、TiO2 等成分,这正是玄武岩纤维相比玻璃纤维具有较好的耐水和耐腐蚀特性的原因。总的来说,相比于普通玻璃纤维,玄武岩纤维具有更优异的性能,因此采用玄武岩纤维增强聚乳酸,通过熔融共混法制备聚乳酸/玄武岩纤维二元复合材料。
进一步地,本发明所述玄武岩纤维和聚乳酸的混合质量比为5∶95~30∶70。对于玄武岩纤维填充聚乳酸复合体系而言,纤维加入量太少不利于形成纤维网络,达不到理想增强效果;而含量过高时,纤维在基体中的不易分散均匀且会导致加工粘度过高,阻碍分子链的运动,反而会对复合材料的性能产生负面影响。因此,选用混合质量比为5∶95~30∶70,才能达到最佳的增强效果,复合材料的力学性能更优异。
熔融共混时所述密炼机内温度为180~190℃。聚乳酸的加工温度通常要设定比熔融温度高10~20℃左右,这样最有利于加工成型,温度过低不利于熔体流动,温度过高会使其降解。
所述密炼机转子转速为50~100 rpm。转速较低时会使玄武岩纤维在基体中分散不均匀,达不到良好的混合效果;随着转速的增大,聚乳酸熔体所受的剪切作用逐渐增加,会导致分子链和纤维断裂,对复合材料性能产生负面影响。因此选用转子转速为50~100rpm。
所述玄武岩纤维的直径为7~15μm,长度为1~5mm。短切玄武岩具有较大的长径比,长径比的增加可以提高脆性基复合材料的峰值强度和刚度,当纤维达到临界长径比以上时,复合材料强度和刚度不再提高。
附图说明
图1为实施例1、2、3、4、5和对比例1试样的冲击强度对比图。
图2为玄武岩纤维与PLA复合的材料实施例4的断面扫描电镜照片。
图3为实施例1的断面扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明的其他优点和效果将在下面的具体实施方式中继续描述。
一、实施例1:
1、将玄武岩纤维与聚乳酸(PLA)在干燥箱中以60℃干燥24h,将干燥后的玄武岩纤维与聚乳酸充分混合后加入到密炼机中,玄武岩纤维与PLA的质量比为5∶95,控制密炼机温度为180℃,转子转速为60rpm,熔融共混8 min后出料。
2、使用微型注塑机将出料注射成标准哑铃型(32 mm×4 mm×2 mm)和标准矩形(80 mm×10 mm×4 mm)样条用于拉伸性能和冲击性能的测试。注射工艺为:料筒温度180℃,模具温度60℃,注射压力600 bar,保压压力500 bar。
二、实施例2:
1、将玄武岩纤维与聚乳酸在干燥箱中以60℃干燥24h,将干燥后的玄武岩纤维与聚乳酸充分混合后加入到密炼机中,玄武岩纤维与PLA的质量比为10∶90,控制密炼机温度为180℃,转子转速为50rpm,熔融共混6min后出料。
2、使用微型注塑机将出料注射成标准哑铃型(32 mm×4 mm×2 mm)和标准矩形(80 mm×10 mm×4 mm)样条用于拉伸性能和冲击性能的测试。注射工艺为:料筒温度190℃,模具温度60℃,注射压力600 bar,保压压力500 bar。
三、实施例3:
1、将玄武岩纤维与聚乳酸在干燥箱中以60℃干燥24h,将干燥后的玄武岩纤维与聚乳酸充分混合后加入到密炼机中,玄武岩纤维与PLA的质量比为15∶85,控制密炼机温度为180℃,转子转速为80rpm,熔融共混8 min后出料。
2、使用微型注塑机将出料注射成标准哑铃型(32 mm×4 mm×2 mm)和标准矩形(80 mm×10 mm×4 mm)样条用于拉伸性能和冲击性能的测试。注射工艺为:料筒温度180℃,模具温度60℃,注射压力600 bar,保压压力500 bar。
四、实施例4:
1、将玄武岩纤维与聚乳酸在干燥箱中以60℃干燥24h,将干燥后的玄武岩纤维与聚乳酸充分混合后加入到密炼机中,玄武岩纤维与PLA的质量比为20∶80,控制密炼机温度为180℃,转子转速为100 rpm,熔融共混8 min后出料。
2、使用微型注塑机将出料注射成标准哑铃型(32 mm×4 mm×2 mm)和标准矩形(80 mm×10 mm×4 mm)样条用于拉伸性能和冲击性能的测试。注射工艺为:料筒温度180℃,模具温度60℃,注射压力600 bar,保压压力500 bar。
五、实施例5:
1、将玄武岩纤维与聚乳酸在干燥箱中以60℃干燥24h,将干燥后的玄武岩纤维与聚乳酸充分混合后加入到密炼机中,玄武岩纤维与PLA的质量比为30∶70,控制密炼机温度为180℃,转子转速为70 rpm,熔融共混10min后出料。
2、使用微型注塑机将出料注射成标准哑铃型(32 mm×4 mm×2 mm)和标准矩形(80 mm×10 mm×4 mm)样条用于拉伸性能和冲击性能的测试。注射工艺为:料筒温度190℃,模具温度60℃,注射压力600 bar,保压压力500 bar。
以上各例中玄武岩纤维的直径为7~15μm,长度为1~5mm。
六、对比例1:
1、将聚乳酸在干燥箱中以60℃干燥24h,将PLA干燥后置于密炼机中,控制密炼机温度为180℃,转子的转速为60 rpm,8 min后出料。
2、使用微型注塑机将出料注射成标准哑铃型(32 mm×4 mm×2 mm)和标准矩形(80 mm×10 mm×4 mm)样条用于拉伸性能和冲击性能的测试。注射工艺为:料筒温度180℃,模具温度60℃,注射压力600 bar,保压压力500 bar。
七、分析:
下表为实施例1、2、3、4、5和对比例1试样的模量和拉伸强度。
从表中可以看出:玄武岩纤维与PLA的复合材料的模量和强度远高于纯样PLA;其中,玄武岩纤维与PLA质量比为20/80的复合材料(实施例4)的拉伸强度达到最大值。
图1为对比例1和实施例1、2、3、4、5试样的冲击强度。可以看出玄武岩纤维与PLA的复合材料的冲击强度均高于纯样PLA;其中,玄武岩纤维与PLA质量比为15/85的复合材料(实施例3)的冲击强度达到最大值。
对比图2、3的两张扫描电镜图片可知,实施例4中有大量的纤维被拔出或者断裂且分散较均匀,因此具有更好的力学强度。
Claims (5)
1.一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法,其特征在于将玄武岩纤维和聚乳酸在密炼机中熔融共混6~10min后,即得聚乳酸/玄武岩纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述玄武岩纤维和聚乳酸的混合质量比为5∶95~30∶70。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述密炼机转子转速为50~100 rpm。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于熔融共混时所述密炼机内温度为180~190℃。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的制备方法,其特征在于所述玄武岩纤维的直径为7~15μm,长度为1~5mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611007305.0A CN106519613A (zh) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | 一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611007305.0A CN106519613A (zh) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | 一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106519613A true CN106519613A (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=58351836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611007305.0A Pending CN106519613A (zh) | 2016-11-16 | 2016-11-16 | 一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106519613A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107759989A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-06 | 太原理工大学 | 一种玄武岩织物增强聚乳酸复合材料及其制备方法 |
CN117565492A (zh) * | 2023-12-25 | 2024-02-20 | 宝都国际新材料有限公司 | 一种耐热高强度轻质蜂窝铝复合板 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104177796A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-03 | 贵州一当科技有限公司 | 高性能可生物降解高分子材料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-11-16 CN CN201611007305.0A patent/CN106519613A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104177796A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-03 | 贵州一当科技有限公司 | 高性能可生物降解高分子材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
方岩: "聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅰ辑)》 * |
王玉梅扥: "聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备及性能研究", 《工程与试验》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107759989A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-06 | 太原理工大学 | 一种玄武岩织物增强聚乳酸复合材料及其制备方法 |
CN107759989B (zh) * | 2017-10-25 | 2020-06-09 | 太原理工大学 | 一种玄武岩织物增强聚乳酸复合材料及其制备方法 |
CN117565492A (zh) * | 2023-12-25 | 2024-02-20 | 宝都国际新材料有限公司 | 一种耐热高强度轻质蜂窝铝复合板 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Long et al. | Effect of polyethylene glycol on mechanical properties of bamboo fiber‐reinforced polylactic acid composites | |
Kim et al. | Mechanical properties of polypropylene/natural fiber composites: Comparison of wood fiber and cotton fiber | |
CN101812221B (zh) | 一种改性玻璃纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
CN101041908A (zh) | 聚酰胺耐磨渔用单丝制备方法 | |
CN109251494A (zh) | 一种天然杜仲胶/纤维素改性聚乳酸复合材料及制备方法 | |
CN109320933B (zh) | 一种增强增韧竹纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
CN103061162B (zh) | 一种可降解复合材料预浸布及其制备方法和装置 | |
CN106519613A (zh) | 一种聚乳酸/玄武岩纤维复合材料的制备方法 | |
CN115403908A (zh) | 一种耐热型可降解聚乳酸基复合材料及其制备方法 | |
Stolz et al. | Cellular, mineralized, and programmable cellulose composites fabricated by 3D printing of aqueous pastes derived from paper wastes and microfibrillated cellulose | |
CN106589872A (zh) | 一种高强耐热聚乳酸组合物 | |
JP5634638B2 (ja) | 成形体の製造方法 | |
CN108148368A (zh) | 一种全生物降解聚乳酸基树脂材料 | |
CN103627164A (zh) | 一种芳纶纤维增强耐高温尼龙复合材料及其制备方法 | |
Tian et al. | Enhanced mechanical strength of polyethylene-based lignocellulosic-plastic composites by cellulose fibers | |
CN110283444A (zh) | 一种咖啡渣复合聚碳酸酯及其制备方法 | |
CN106893276A (zh) | 一种高柔韧性和耐热性聚乳酸改性材料及其制备方法 | |
Matykiewicz et al. | Influence of the compression molding temperature on thermomechanical properties of the basalt-reinforced poly (Lactic acid)(PLA) composites | |
CN109401237A (zh) | 一种聚乳酸3d打印丝材用石墨烯增韧母料及制备方法 | |
CN106589875B (zh) | 微晶纤维素改性聚(β-羟基丁酸酯)复合材料的制备方法 | |
CN105504720A (zh) | 一种高性能的汽车环保内饰材料 | |
Liao et al. | Preparation and characterization of pla/rice straw fiber composite | |
CN104231576A (zh) | 聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯复合材料及制备方法 | |
CN109912973A (zh) | 一种玻璃纤维增强pps-cnt导电复合材料及其制备方法 | |
Wang et al. | Preparation and properties of recycled PET fibers filled polyethylene composites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170322 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |