CN107254147B - 一种可降解木塑复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解木塑复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域，包括表面改性剂的制备、对植物纤维的表面改性、阻燃剂的制备和复合材料的制备步骤。本发明得到的复合材料，具有优异的阻燃性能、力学性能，且对复合材料的降解性能影响较小，成本低廉，有利于批量、连续、规模化的工业生产。

Description

一种可降解木塑复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种表面改性植物纤维结合改性阻燃剂，从而制备可降解的阻燃型脂肪族聚酯复合材料的方法。
背景技术
随着社会经济的发展，能源危机日趋紧张，白色污染日益严重，人类对环境保护及可持续发展的意识逐渐增强。因此，环境友好型复合材料也应运而生，尤其，用天然植物纤维原料与可生物降解树脂复合，制备可降解、性能优、环境友好的木塑复合材料成为重要的工作。
脂肪族聚酯（如：PBS、PLA、PCL 等）是已商品化的高分子材料，具有优异的生物可降解性能，是一种绿色合成树脂。植物纤维具有优良的强度、韧性、来源广泛、价格低廉、对加工设备磨损小的优点。植物纤维与脂肪族聚酯材料复合制备的木塑复合材料可大大降低木塑材料的生产及使用成本。然而，目前90%以上的木塑复合材料都具有易燃特性。根据2015年数据显示，由木塑复合材料易燃而引发的严重火灾占我国平均每年火灾总次数的一半以上，因此制备阻燃型的木塑复合材料成为研究的热点之一。
目前，新型、高效、无卤阻燃剂的应用已成为阻燃科学研究的重要发展方向，无卤阻燃剂的研究主要集中在金属水合物和膨胀型阻燃剂两方面。镁盐晶须是以镁为主要核心成分的金属水合物阻燃剂，主要应用于塑料、合成纤维、橡胶、涂料、纸张和木材等领域。Cao等在《Applied Surface Science》2010年第256卷第10期3234~3239页的论文中，概述了镁盐晶须阻燃剂的发展，对目前常用的镁盐晶须阻燃剂做了相应的总结，对用于聚合物中的新型，多功能、无污染的镁盐晶须阻燃剂的应用做了展望。
植物纤维/阻燃剂/可降解聚合物复合材料的发展受到了亲水性植物纤维和亲水性的镁盐晶须金属水合物与疏水性塑料基体间相容性的限制。因此，改善复合材料的两相界面结合，提高植物纤维原料、镁盐晶须在基体中的分散性，是提高复合材料使用性能的关键问题。如果用未经表面处理的植物纤维、镁盐晶须填充聚合物，聚合物的其他性能(如力学性能和加工性能等)会严重恶化。因此，必须对亲水性的植物纤维、镁盐晶须进行表面疏水改性，提高其在基体中的分散性和相容性。
彭真等在《塑料工业》2015年第43卷8期75~79页发表的论文中，采用微胶囊红磷结合硫酸镁晶须制备聚丙烯复合材料表明硫酸镁晶须可以增强阻燃聚丙烯复合材料，但是微胶囊红磷的加入使得复合材料的力学性能有所下降。
高山俊等在中国专利申请201510140442.0 中公开了一种阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料及其制备方法，添加了甘油糊化淀粉，得到了具有一定阻燃性能的复合材料。
上面的增强填料、阻燃改性剂和技术可显著提高脂肪族聚酯，尤其是PBS基体的阻燃性能。但在阻燃性能提高的同时，伴随着力学性能的显著下降。并且，填料大量加入聚合物基体使得复合材料的降解性能显著下降。如何协调阻燃性能、力学性能和降解性能之间存在的矛盾，使材料阻燃性能提高的同时，降低对材料力学性能、降解性能的影响，是复合材料阻燃领域所面临的一个重要问题。但目前相关报道较为匮乏。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大分子偶联剂改性植物纤维结合改性镁盐晶须阻燃剂制备可降解阻燃型复合材料的方法，通过制备的表面改性剂对植物纤维进行疏水处理，经疏水处理的植物纤维在聚合物中的分散程度增大，对基体树脂起到增强作用，同时结合改性的镁盐晶须阻燃剂阻燃并协效增强复合材料，使复合材料具有良好的阻燃性能、力学性能，并对其降解性能影响较小。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种可降解木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
表面改性剂的制备：称取生物质溶于有机溶剂配置成生物质溶液，向生物质溶液中滴入酯化反应剂进行酯化反应，酯化反应后依次通过无水乙醇沉淀分离、无水乙醇洗涤和离心后得到表面改性剂；
对植物纤维的表面改性：将上述的表面改性剂溶解后得到表面改性剂溶液，将表面改性剂溶液均匀喷洒在植物纤维的表面并搅拌表面改性剂得到改性后的植物纤维；
阻燃剂的制备：将镁盐晶须配置成镁盐晶须悬浮液，然后向镁盐晶须悬浮液中相对于绝干镁盐晶须粉体质量分数为0.2-8%的疏水改性剂，搅拌，使得镁盐晶须变为疏水性的阻燃剂；
复合材料的制备：将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。
进一步地，所述表面改性剂的制备步骤，具体为：
步骤一）：称取生物质，然后通过有机溶剂溶解后得到生物质溶液；
步骤二）：将生物质溶液置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，所述三口烧瓶置于恒温浴中；
步骤三）：以恒压滴液漏斗向三口烧瓶中滴入酯化反应剂进行酯化反应得到酯；
步骤四）：将酯化反应得到的酯中加入无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机离心处理，得到表面改性剂。
进一步地，所述对植物纤维的表面改性步骤中的植物纤维为木薯渣、竹纤维、苎麻纤维、甘蔗渣或秸秆中的一种。
进一步地，所述步骤一）中的生物质为淀粉、木质素或纤维素中的一种。
进一步地，所述步骤三）中向三口烧瓶中滴入酯化反应剂时，所述酯化反应剂的滴入时间为1-30min。
进一步地，所述步骤三）中酯化反应中，所述酯化反应剂的加入量为酯化反应剂：生物质的摩尔比为0.1：1-10：1。
进一步地，所述酯化反应剂为辛酰氯或棕榈酰氯。
进一步地，所述对植物纤维的表面改性步骤中，表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的0.1-50%。
进一步地，所述阻燃剂的制备步骤中，所述镁盐晶须为碱式硫酸镁晶须增强材料或氢氧化镁晶须增强材料。
进一步地，所述复合材料的制备步骤中，其中改性后的植物纤维的质量占复合材料质量分数为1-40%，阻燃剂的质量占复合材料质量分数为1-50%。
本发明的有益效果如下：
通过改性剂对植物纤维进行表面疏水处理，经疏水处理的植物纤维在聚合物中的分散性提高，界面结合力提升，同时结合改性的镁盐晶须阻燃剂，从而使得复合材料具有优异的阻燃性能、力学性能，且对复合材料的降解性能影响较小，成本低廉，有利于批量、连续、规模化的工业生产。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
一种可降解木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：
表面改性剂的制备：称取生物质溶于有机溶剂配置成生物质溶液，向生物质溶液中滴入酯化反应剂进行酯化反应，酯化反应后依次通过无水乙醇沉淀分离、无水乙醇洗涤和离心后得到表面改性剂；
所述表面改性剂的制备步骤，具体为：
步骤一）：称取生物质，然后通过有机溶剂溶解后得到生物质溶液；
其中，生物质是淀粉、木质素或纤维素及其衍生物中的一种。
步骤二）：将生物质溶液置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，所述三口烧瓶置于恒温浴中；
向三口烧瓶中滴入酯化反应剂时，所述酯化反应剂的滴入时间为1-30min。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向三口烧瓶中滴入酯化反应剂进行酯化反应得到酯，其中，酯化反应剂：生物质的摩尔比为0.1：1-10：1；
向三口烧瓶中滴入酯化反应剂时，其中，酯化反应剂的滴入时间为1-30min。
所述酯化反应剂为辛酰氯或棕榈酰氯。
步骤四）：将酯化反应得到的酯中加入无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机离心处理，得到表面改性剂。
对植物纤维的表面改性：将上述的表面改性剂溶解后得到表面改性剂溶液，将表面改性剂溶液均匀喷洒在植物纤维的表面并搅拌表面改性剂得到改性后的植物纤维；
上述的，表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的0.1-50%。
阻燃剂的制备：将镁盐晶须配置成镁盐晶须悬浮液，然后向镁盐晶须悬浮液中相对于绝干镁盐晶须粉体质量分数为0.2-8%的疏水改性剂，搅拌，使得镁盐晶须变为疏水性的阻燃剂；
进一步地，镁盐晶须为碱式硫酸镁晶须增强材料或氢氧化镁晶须增强材料。
疏水改性剂为硬脂酸钠、硬脂酸或硅烷偶联剂中的一种。
复合材料的制备：将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。
具体地，所述复合材料的制备步骤中，其中改性后的植物纤维的质量占复合材料质量分数为1-40%，阻燃剂的质量占复合材料质量分数为1-50%。
实施例1
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g淀粉溶于100mL二甲基亚砜中，得到溶液；
步骤二）：将上述溶液置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加辛酰氯，15 min内滴加完毕。
其中，辛酰氯的添加量为，辛酰氯：淀粉的摩尔比=1:1，整个酯化反应的时间为3h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤；然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）表面改性剂对木薯渣纤维的表面改性处理
其次，称取制备得到的表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为3%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌0.5h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的3%；
然后，将改性后的木薯渣纤维置于80℃鼓风干燥箱中干燥12h备用；
（3）阻燃剂的制备，即硬脂酸钠对硫酸镁晶须的表面疏水处理：
首先，首先用去离子水将上述的硫酸镁晶须配置成质量分数为3%的硫酸镁晶须悬浮液；其次将配置好的上述硫酸镁晶须悬浮液放置于恒温80℃的水浴锅中，并向上述的硫酸镁晶须中加入质量分数为3%的硬脂酸钠；
再次，用搅拌器在转速为450rpm的转速下搅拌上述硫酸镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述硫酸镁晶须溶液结束后将上述改性后的硫酸镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（4）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。
上述熔融具体为，110℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PBS/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中，得到的复合材料各组分的质量百分比为：经表面改性的木薯渣纤维30%，步骤二中的制备好的阻燃剂10%，聚丁二酸丁二醇脂（PBS）60%。
经测试所得实施例1中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施例2
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g木质素溶于100mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将溶于二甲基亚砜的木质素置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加棕榈酰氯，15min内滴加完毕。
其中，棕榈酰氯：木质素的质量比为1:1，整个酯化反应的时间为3h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对木薯渣纤维的表面改性处理：
称取上述制备的表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为3%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌1.0h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的3%；
将改性后的木薯渣纤维置于120℃鼓风干燥箱中干燥24h备用；
（3）硬脂酸钠对硫酸镁晶须的表面疏水处理：
首先，首先用去离子水将上述的硫酸镁晶须配置成质量分数为3%的硫酸镁晶须悬浮液；
其次将配置好的上述硫酸镁晶须悬浮液放置于恒温80℃的水浴锅中，并向上述的硫酸镁晶须中加入质量分数为3%的硬脂酸钠；
再次，用搅拌器在转速为450rpm的转速下搅拌上述硫酸镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述硫酸镁晶须溶液结束后将上述改性后的硫酸镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（4）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融步骤为180℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PLA/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中得到的复合材料，各组分的质量百分比分别为：经表面改性的木薯渣纤维30%，备好的阻燃剂10%，聚乳酸（PLA）60% 。
经测试所得实施例2中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施例3
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取10.0g淀粉溶于500mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将溶于二甲基亚砜中的淀粉置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加辛酰氯，30min内滴加完毕。
其中，辛酰氯：淀粉的摩尔比为2:1，酯化反应3h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对CTMT针叶木纤维的表面改性处理：
称取步骤（1）得到的表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为3%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌1.0h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的5%；
将改性后的CTMT针叶木纤维置于120℃鼓风干燥箱中干燥24h备用；
（3）硬脂酸钠对氢氧化镁晶须的表面疏水处理：
首先，用去离子水将上述的氢氧化镁晶须配置成质量分数为5%的氢氧化镁悬浮液；
其次将配置好的上述氢氧化镁晶须悬浮液放置于恒温80℃的水浴锅中，并向上述的氢氧化镁晶须悬浮液中加入4%的硬脂酸钠；
再次，用搅拌器在转速为500rpm的转速下搅拌上述氢氧化镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述氢氧化镁晶须悬浮液结束后将上述改性后的氢氧化镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（4）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融步骤具体为：110℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PBS/阻燃剂/CTMT针叶木复合材料。
本实施例中获得的复合材料各组分的质量百分比分别为：经表面改性的CTMT针叶木纤维15%，制备好的阻燃剂10%，聚丁二酸丁二醇脂（PBS）75%。
经测试所得实施例3中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施例4
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g纤维素溶于100mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将上述的纤维素置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于110℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加棕榈酰氯，10min内滴加完毕。棕榈酰氯：纤维素的摩尔比为1.5:1，反应时间为3h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对木薯渣纤维的表面改性处理：
称取表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为1%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌1.0h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的3%；
将改性后的木薯渣纤维置于120℃鼓风干燥箱中干燥24h备用；
（3）硬脂酸锌对硫酸镁晶须的表面疏水处理：
首先，用用去离子水将上述的硫酸镁晶须配置成质量分数为7%的硫酸镁晶须悬浮液；
其次，将配置好的上述硫酸镁晶须悬浮液放置于恒温85℃的水浴锅中，并向上述的硫酸镁晶须悬浮液中加入4%的硬脂酸锌；
再次，用搅拌器在转速为600rpm的转速下搅拌上述硫酸镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述硫酸镁晶须悬浮液结束后将上述改性后的硫酸镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（4）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融条件为110℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PBS/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中复合材料中各组分的质量分数比为：经表面改性的木薯渣纤维25%，制备好的阻燃剂5%，聚丁二酸丁二醇脂（PBS）70%。
经测试所得实施例4中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施例5
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g木质素溶于100mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将上述木质素置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加辛酰氯，15min内滴加完毕。辛酰氯：木质素的摩尔比2:1，反应3h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对木薯渣纤维的表面改性处理：
称取表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为2%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌0.5h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的5%；
将改性后的木薯渣纤维置于80℃鼓风干燥箱中干燥12h备用；
（3）KH~550硅烷偶联剂对硫酸镁晶须的表面疏水处理：
首先，首先用无水乙醇溶液将上述的KH~550配置成质量分数为5%的KH~550溶液，室温下，在500rpm的搅拌速度下将配置好的上述质量分数为5%的KH~550溶液均匀的喷洒到上硫酸镁晶须表面并搅拌5h。然后自然风干备用；
（4）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融条件为180℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PLA/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中，得到的复合材料的质量百分比为：经表面改性的木薯渣纤维17%，制备好的阻燃剂8%，聚乳酸75%。
经测试所得实施例5中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施例6
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g淀粉溶于100mL N，N-二甲基甲酰胺中；
步骤二）：将上述淀粉置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加辛酰氯，15min内滴加完毕。辛酰氯：淀粉的摩尔比为1.5:1，反应2h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对木薯渣纤维的表面改性处理：
称取上述表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为5%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌0.5h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的1%；
将改性后的木薯渣纤维置于80℃鼓风干燥箱中干燥12h备用；
（3）硬脂酸钠对氢氧化镁晶须的表面疏水处理：
首先，用去离子水将上述的氢氧化镁晶须配置成质量分数为5%的氢氧化镁悬浮液；
其次，将配置好的上述氢氧化镁晶须悬浮液放置于恒温80℃的水浴锅中，并向上述的氢氧化镁晶须悬浮液中加入4%的硬脂酸钠；
再次，用搅拌器在转速为500rpm的转速下搅拌上述氢氧化镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述氢氧化镁晶须悬浮液结束后将上述改性后的氢氧化镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（4）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融步骤具体为：110℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PBS/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中得到的复合材料，各组分的质量百分比为：经表面改性的木薯渣纤维10%，制备好的阻燃剂25%，聚丁二酸丁二醇脂（PBS）65%。
经测试所得实施例6中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施例7
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取10.0g淀粉溶于500mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将溶于二甲基亚砜中的淀粉置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加辛酰氯，30min内滴加完毕。
其中，辛酰氯：淀粉的摩尔比为5:1，酯化反应0.5h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（3）对CTMT针叶木纤维的表面改性处理：
称取步骤（1）得到的表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为3%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌1.0h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的5%；
将改性后的CTMT针叶木纤维置于120℃鼓风干燥箱中干燥24h备用；
（3）硬脂酸钠对氢氧化镁晶须的表面疏水处理：
首先，用去离子水将上述的氢氧化镁晶须配置成质量分数为5%的氢氧化镁悬浮液；
其次将配置好的上述氢氧化镁晶须悬浮液放置于恒温80℃的水浴锅中，并向上述的氢氧化镁晶须悬浮液中加入4%的硬脂酸钠；
再次，用搅拌器在转速为500rpm的转速下搅拌上述氢氧化镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述氢氧化镁晶须悬浮液结束后将上述改性后的氢氧化镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（5）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融步骤具体为：110℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PBS/阻燃剂/CTMT针叶木复合材料。
本实施例中获得的复合材料各组分的质量百分比分别为：经表面改性的CTMT针叶木纤维15%，制备好的阻燃剂10%，聚丁二酸丁二醇脂（PBS）75%。
经测试所得实施例3中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施实例8
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g纤维素溶于100mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将上述的纤维素置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于110℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加棕榈酰氯，10min内滴加完毕。棕榈酰氯：纤维素的摩尔比为0.5:1，反应时间为6h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对木薯渣纤维的表面改性处理：
称取表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为1%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌1.0h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的3%；
将改性后的木薯渣纤维置于120℃鼓风干燥箱中干燥24h备用；
（3）硬脂酸锌对硫酸镁晶须的表面疏水处理：
首先，用用去离子水将上述的硫酸镁晶须配置成质量分数为7%的硫酸镁晶须悬浮液；
其次，将配置好的上述硫酸镁晶须悬浮液放置于恒温85℃的水浴锅中，并向上述的硫酸镁晶须悬浮液中加入4%的硬脂酸锌；
再次，用搅拌器在转速为600rpm的转速下搅拌上述硫酸镁晶须悬浮液30min；
最后，在改性上述硫酸镁晶须悬浮液结束后将上述改性后的硫酸镁晶须悬浮液用抽滤泵抽滤后自然风干备用；
（5）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融条件为110℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PBS/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中复合材料中各组分的质量分数比为：经表面改性的木薯渣纤维25%，制备好的阻燃剂5%，聚丁二酸丁二醇脂（PBS）70%。
经测试所得实施例4中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
实施实例9
本实施例中，所述一种可降解木塑复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）表面改性剂的制备：
步骤一）：称取5.0g木质素溶于100mL二甲基亚砜中；
步骤二）：将上述木质素置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，并置于105℃恒温油浴中。
步骤三）：以恒压滴液漏斗向其中滴加辛酰氯，15min内滴加完毕。辛酰氯：木质素的摩尔比10:1，反应0.5h。
步骤四）：反应结束，向其中加入500mL无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机2000rpm 离心10min，得到表面改性剂，50℃真空干燥20h备用；
（2）对木薯渣纤维的表面改性处理：
称取表面改性剂，用有二甲基亚砜配置成质量分数为2%的改性剂溶液，并均匀的喷在木薯渣纤维表面搅拌0.5h。表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的5%；
将改性后的木薯渣纤维置于80℃鼓风干燥箱中干燥12h备用；
（3）KH~550硅烷偶联剂对硫酸镁晶须的表面疏水处理：
首先，首先用无水乙醇溶液将上述的KH~550配置成质量分数为5%的KH~550溶液，室温下，在500rpm的搅拌速度下将配置好的上述质量分数为5%的KH~550溶液均匀的喷洒到上硫酸镁晶须表面并搅拌5h。然后自然风干备用；
（5）复合材料的制备：
将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料。其中，熔融条件为180℃条件下开炼机混炼15min，热压成型，制备得到PLA/阻燃剂/木薯渣复合材料。
本实施例中，得到的复合材料的质量百分比为：经表面改性的木薯渣纤维17%，制备好的阻燃剂8%，聚乳酸75%。
经测试所得实施例5中的一种表面改性植物纤维阻燃型植物纤维可降解复合材料的性能见表1。
通过观察表1可知，通过实施例中方法加工而成的复合材料在不影响力学性能的前提下，还可以对力学性能有一定的增强作用，并且提高了材料的的极限氧指数，同时具有了一定的阻燃等级，使材料的使用更加安全。
通过观察表2可知，通过本专利中方法自制的复合材料与PP，PLA及PCL进行性能对比，可以发现，在燃烧性能方面，具有阻燃性能，并且具有较高的极限氧指数。在力学性能方面，自制复合材料的拉伸性能，弯曲模量，弹性模量可达到通用塑料的要求。另外，自制复合材料与具有生物可降解性能。
本发明中选用的植物纤维，价格低廉，来源广泛，易加工，结合可降解基体有利于复合材料的降解性能，同时植物纤维的加入有利于复合材料力学性能的提升。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
表面改性剂的制备：称取生物质溶于有机溶剂配置成生物质溶液，向生物质溶液中滴入酯化反应剂进行酯化反应，酯化反应后依次通过无水乙醇沉淀分离、无水乙醇洗涤和离心后得到表面改性剂；
所述表面改性剂的制备步骤，具体为：
步骤一）：称取生物质，然后通过有机溶剂溶解后得到生物质溶液；
所述步骤一）中的生物质为淀粉或纤维素；
步骤二）：将生物质溶液置于分别装有搅拌器、回流冷凝管及恒压滴液管的三口烧瓶中，所述三口烧瓶置于恒温浴中；
步骤三）：以恒压滴液漏斗向三口烧瓶中滴入酯化反应剂进行酯化反应得到酯，其中，酯化反应剂：生物质的摩尔比为0.1：1-10：1；
步骤四）：将酯化反应得到的酯中加入无水乙醇沉淀分离，并用无水乙醇多次洗涤，然后用离心机离心处理，得到表面改性剂；
对植物纤维的表面改性：将上述的表面改性剂溶解后得到表面改性剂溶液，将表面改性剂溶液均匀喷洒在植物纤维的表面并搅拌表面改性剂得到改性后的植物纤维；
阻燃剂的制备：将镁盐晶须配置成镁盐晶须悬浮液，然后向镁盐晶须悬浮液中相对于绝干镁盐晶须粉体质量分数为0.2-8%的疏水改性剂，搅拌，使得镁盐晶须变为疏水性的阻燃剂；
复合材料的制备：将脂肪族聚酯、阻燃剂以及改性后的植物纤维熔融共混成型得到混合材料；
所述复合材料的制备步骤中，其中改性后的植物纤维的质量占复合材料质量分数为10%-17%，阻燃剂的质量占复合材料质量分数为5%-10%。
2.根据权利要求1所述的一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一）中的植物纤维为木薯渣、竹纤维、苎麻纤维、甘蔗渣或秸秆中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三）中向三口烧瓶中滴入酯化反应剂时，所述酯化反应剂的滴入时间为1-30min。
4.根据权利要求1所述的一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三）中酯化反应中，所述酯化反应剂的加入量为酯化反应剂：生物质的摩尔比为0.1：1-10：1。
5.根据权利要求4所述的一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述酯化反应剂为辛酰氯或棕榈酰氯。
6.根据权利要求1所述的一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述对植物纤维的表面改性步骤中，表面改性剂的用量为相对绝干植物纤维质量的0.1-50%。
7.根据权利要求1所述的一种可降解木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂的制备步骤中，所述镁盐晶须为碱式硫酸镁晶须增强材料或氢氧化镁晶须增强材料。
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