CN112341833A - 一种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了复合材料技术领域的一种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法，该聚乳酸竹粉复合材料组成为：聚乳酸：15～22份；树脂：5～10份；木粉：15～35份；无机材料粉体：5～15份；协效剂：4～6份，该种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法，采用食品级色素为染色剂配合天然竹木粉，分别是胭脂红、柠檬黄和果绿，在不同色素添加量的条件下制备了多组染色木粉，并与未添加色素的空白组进行颜色对比，开发出深着色彩色果篮，产品具有色彩鲜艳、强度大、不易脱色、绿色环保等优点，可以用于各类食品、药品的盛装工作，市场前景十分广阔，且配合凹凸棒土自身的化学惰性，抑制微生物生长，洁净性强。

Description

一种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法，具体为复合材料技术领域。
背景技术
木塑复合材料通常指将木纤维(或木粉)与热塑性高分子及各种助剂共混后经热压复合或熔融挤出等加工工艺而制得的木纤维--高分子复合材料。
聚乳酸是近年来开发研究最活跃、发展最快的可生物降解塑料之一，它具有良好的降解性能，最终降解产物为CO2和H2O，被称为真正的“绿色塑料”，木纤维--聚乳酸复合材料的研究在复合材料科学领域引起了广泛的重视，研究者们通过对PLA进行改性处理或是添加偶联剂等改善木纤维与PLA的界面相容性，同时考察了复合方式、PLA分子质量和捏合温度等对复合材料的物理力学性能和生物降解性能的影响。大量研究结果表明，复合材料中的木纤维可以促进木纤维--聚乳酸复合材料的生物降解速度。因此，木纤维--聚乳酸复合材料不同于普通的木塑复合材料，它具有良好的生物降解性能，并且使用安全，可以制成一次性用品或儿童玩具等，发展前景广阔。
目前在木纤维--高分子复合材料的生产过程中，木材高温变色现象尚无有效方法进行控制，所以市场上的木塑复合材料均为棕黄色，颜色的单一性在一定程度上影响了材料的外观，限制了材料的使用范围，关于木塑复合材料的染色研究缺少，使得材料优化止步不前，颜色单一，线性均聚高分子，亲水性较差，韧性差，加工成型过程中丝线易折断，无法长时间稳定成型，成型品较脆，在面对食品或者药品的盛装工作中，无法有效的保证洁净度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的目前现有的木纤维--高分子复合材料的生产过程中，木材高温变色现象尚无有效方法进行控制，所以市场上的木塑复合材料均为棕黄色，颜色的单一性在一定程度上影响了材料的外观，限制了材料的使用范围，关于木塑复合材料的染色研究缺少，使得材料优化止步不前，颜色单一，线性均聚高分子，亲水性较差，韧性差，加工成型过程中丝线易折断，无法长时间稳定成型，成型品较脆，在面对食品或者药品的盛装工作中，无法有效的保证洁净度的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚乳酸竹粉复合材料，该聚乳酸竹粉复合材料组成为：
聚乳酸：15～22份；
树脂：5～10份；
木粉：15～35份；
无机材料粉体：5～15份；
协效剂：4～6份；
稳定剂：4～8份；
色料：2～4份。
优选的，所述聚乳酸为右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、非旋光性聚乳酸中的一种或两种。
优选的，所述树脂为聚乙烯树脂、醛酮树脂和聚氯乙烯树脂中的一种。
优选的，所述木粉为竹粉、橡木粉、白杨木粉、麻纤维中的两种或三种。
优选的，所述无机材料粉体为4000目的重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须,所述重质碳酸钙的粒径为70%＜2微米；所述重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须配比比例为3：1.5：2。
优选的，所述协效剂为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和凹凸棒土中的三种或四种。
优选的，所述稳定剂为增韧剂、光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂中的三种或四种。
优选的，所述色料为塑料颜料和色粉中的一种或两种。
一种聚乳酸竹粉复合材料的制备方法，该聚乳酸竹粉复合材料的制备方法为：
步骤一：将30％～50％所述聚乳酸和计量后的所述树脂放入高混机中高速搅拌混合,温度达到35℃～45℃，搅拌时间为15min～20min，中途逐步加入所述木粉，所述木粉每次添加的重量不超过所述木粉总重量的15％～20％，确保融合完成后，配合0.5ml～1ml蒸馏水内置后继续搅拌；
步骤二：高混机温度升至110℃～160℃后,继续加入所述无机材料粉体，继续搅拌15min～20min,所述无机材料粉体需要预先粉碎过筛，搅拌中无明显颗粒感后，高混机温度升至160℃～180℃，再加入30％～50％的所述树脂搅拌5min～10min，恒温8min～10min；
步骤三：将所述协效剂和所述稳定剂进行预先混合，其中所述凹凸棒土需要预先过筛，并在混合过程中分三次加入，该混合过程温度保持在40℃～45℃,自然冷却到25℃～30℃后，再在5min～10min内升温至80℃～120℃，恒温5min～10min后自然冷却；
步骤四：选用80℃～90℃的高温蒸馏水进行搅拌，并逐步添加塑料颜料，其中塑料颜料采用食品级色素为染色剂，包括胭脂红、柠檬黄和果绿，色素添加量与所述高温蒸馏水的比例包括100%：1%、100%：2%和100%：4%，并将成品液置入步骤三中配合搅拌；
步骤五：将共混后材料经热压复合或熔融挤出，即得聚乳酸竹粉复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种聚乳酸竹粉复合材料及其制备方法，采用食品级色素为染色剂配合天然竹木粉，分别是胭脂红、柠檬黄和果绿，在不同色素添加量的条件下制备了多组染色木粉，并与未添加色素的空白组进行颜色对比，开发出深着色彩色果篮，产品具有色彩鲜艳、强度大、不易脱色、绿色环保等优点，可以用于各类食品、药品的盛装工作，市场前景十分广阔，且配合凹凸棒土自身的化学惰性，有效耐化学品性，抑制微生物生长，洁净性强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种聚乳酸竹粉复合材料，该聚乳酸竹粉复合材料组成为：
聚乳酸：15～22份；
树脂：5～10份；
木粉：15～35份；
无机材料粉体：5～15份；
协效剂：4～6份；
稳定剂：4～8份；
色料：2～4份。
其中，聚乳酸为右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、非旋光性聚乳酸中的一种或两种，树脂为聚乙烯树脂、醛酮树脂和聚氯乙烯树脂中的一种，木粉为竹粉、橡木粉、白杨木粉、麻纤维中的两种或三种，无机材料粉体为4000目的重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须,重质碳酸钙的粒径为70%＜2微米；重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须配比比例为3：1.5：2，协效剂为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和凹凸棒土中的三种或四种，稳定剂为增韧剂、光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂中的三种或四种，色料为塑料颜料和色粉中的一种或两种。
一种聚乳酸竹粉复合材料的制备方法，该聚乳酸竹粉复合材料的制备方法为：
步骤一：将30％～50％聚乳酸和计量后的树脂放入高混机中高速搅拌混合,温度达到35℃～45℃，搅拌时间为15min～20min，中途逐步加入木粉，木粉每次添加的重量不超过木粉总重量的15％～20％，确保融合完成后，配合0.5ml～1ml蒸馏水内置后继续搅拌；
步骤二：高混机温度升至110℃～160℃后,继续加入无机材料粉体，继续搅拌15min～20min,无机材料粉体需要预先粉碎过筛，搅拌中无明显颗粒感后，高混机温度升至160℃～180℃，再加入30％～50％的树脂搅拌5min～10min，恒温8min～10min；
步骤三：将协效剂和稳定剂进行预先混合，其中凹凸棒土需要预先过筛，并在混合过程中分三次加入，该混合过程温度保持在40℃～45℃,自然冷却到25℃～30℃后，再在5min～10min内升温至80℃～120℃，恒温5min～10min后自然冷却；
步骤四：选用80℃～90℃的高温蒸馏水进行搅拌，并逐步添加塑料颜料，其中塑料颜料采用食品级色素为染色剂，包括胭脂红、柠檬黄和果绿，色素添加量与高温蒸馏水的比例包括100%：1%、100%：2%和100%：4%，并将成品液置入步骤三中配合搅拌；
步骤五：将共混后材料经热压复合或熔融挤出，即得聚乳酸竹粉复合材料。
实施例
一种聚乳酸竹粉复合材料，该聚乳酸竹粉复合材料材料组成为：
聚乳酸：22份；
树脂：10份；
木粉：35份；
无机材料粉体：15份；
协效剂：6份；
稳定剂：8份；
色料：4份。
其中，聚乳酸为右旋聚乳酸，左旋聚乳酸，树脂为聚乙烯树脂，木粉为竹粉、橡木粉，无机材料粉体为4000目的重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须,重质碳酸钙的粒径为70%＜2微米；重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须配比比例为3：1.5：2，协效剂为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和凹凸棒土中，稳定剂为增韧剂、光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂，色料为塑料颜料。
一种聚乳酸竹粉复合材料的制备方法，该聚乳酸竹粉复合材料的制备方法为：
步骤一：将50％聚乳酸和计量后的树脂放入高混机中高速搅拌混合,温度达到35℃，搅拌时间为15min，中途逐步加入木粉，木粉每次添加的重量不超过木粉总重量的15％，确保融合完成后，配合0.5ml蒸馏水内置后继续搅拌；
步骤二：高混机温度升至110℃后,继续加入无机材料粉体，继续搅拌15min,无机材料粉体需要预先粉碎过筛，搅拌中无明显颗粒感后，高混机温度升至160℃，再加入30％的树脂搅拌10min，恒温10min；
步骤三：将协效剂和稳定剂进行预先混合，其中凹凸棒土需要预先过筛，并在混合过程中分三次加入，该混合过程温度保持在45℃,自然冷却到30℃后，再在5min内升温至80℃，恒温5min后自然冷却；
步骤四：选用80℃的高温蒸馏水进行搅拌，并逐步添加塑料颜料，其中塑料颜料采用食品级色素为染色剂，包括胭脂红、柠檬黄和果绿，色素添加量与高温蒸馏水的比例包括100%：1%、100%：2%和100%：4%，并将成品液置入步骤三中配合搅拌；
步骤五：将共混后材料经热压复合或熔融挤出，即得聚乳酸竹粉复合材料。
现通过本发明所制成的产品与某市面常用产品进行试验对比，试验过程如下；
1、对实施例和市面常用产品进行选取后，配合破坏装置，对实施例进行破坏。
2、把实施例和市面常用产品进行分别放置，在同等光线下进行拍照后比对，对色值饱和度进行吸取观察。
3、在实施例和市面常用产品上喷洒水源后自然环境中静置，两天后对实施例和市面常用产品的表面菌群进行检测计算。
试验数据如下：
破坏强度/N 鲜艳度/％ 抑菌性/％
实施例1 153 90～100 78～86
复检 149 85～95 80～88
对比例1 89 45～75 15～20
经实验对比，本发明所制成的一种聚乳酸竹粉复合材料具有力学性能优异、颜色多变鲜艳、环保性强和可有效抑菌的效果。
综合以上所述，采用食品级色素为染色剂配合天然竹木粉，分别是胭脂红、柠檬黄和果绿，在不同色素添加量的条件下制备了多组染色木粉，并与未添加色素的空白组进行颜色对比，开发出深着色彩色果篮，产品具有色彩鲜艳、强度大、不易脱色、绿色环保等优点，可以用于各类食品、药品的盛装工作，市场前景十分广阔，且配合凹凸棒土自身的化学惰性，有效耐化学品性，抑制微生物生长，洁净性强。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：该聚乳酸竹粉复合材料组成为：
聚乳酸：15～22份；
树脂：5～10份；
木粉：15～35份；
无机材料粉体：5～15份；
协效剂：4～6份；
稳定剂：4～8份；
色料：2～4份。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述聚乳酸为右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、非旋光性聚乳酸中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述树脂为聚乙烯树脂、醛酮树脂和聚氯乙烯树脂中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述木粉为竹粉、橡木粉、白杨木粉、麻纤维中的两种或三种。
5.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述无机材料粉体为4000目的重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须,所述重质碳酸钙的粒径为70%＜2微米；所述重质碳酸钙、无碱玻纤和晶须配比比例为3：1.5：2。
6.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述协效剂为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和凹凸棒土中的三种或四种。
7.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述稳定剂为增韧剂、光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂中的三种或四种。
8.根据权利要求1所述的一种聚乳酸竹粉复合材料，其特征在于：所述色料为塑料颜料和色粉中的一种或两种。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的聚乳酸竹粉复合材料的制备方法，其特征在于：该聚乳酸竹粉复合材料的制备方法为：
步骤一：将30％～50％所述聚乳酸和计量后的所述树脂放入高混机中高速搅拌混合,温度达到35℃～45℃，搅拌时间为15min～20min，中途逐步加入所述木粉，所述木粉每次添加的重量不超过所述木粉总重量的15％～20％，确保融合完成后，配合0.5ml～1ml蒸馏水内置后继续搅拌；
步骤二：高混机温度升至110℃～160℃后,继续加入所述无机材料粉体，继续搅拌15min～20min,所述无机材料粉体需要预先粉碎过筛，搅拌中无明显颗粒感后，高混机温度升至160℃～180℃，再加入30％～50％的所述树脂搅拌5min～10min，恒温8min～10min；
步骤三：将所述协效剂和所述稳定剂进行预先混合，其中所述凹凸棒土需要预先过筛，并在混合过程中分三次加入，该混合过程温度保持在40℃～45℃,自然冷却到25℃～30℃后，再在5min～10min内升温至80℃～120℃，恒温5min～10min后自然冷却；
步骤四：选用80℃～90℃的高温蒸馏水进行搅拌，并逐步添加塑料颜料，其中塑料颜料采用食品级色素为染色剂，包括胭脂红、柠檬黄和果绿，色素添加量与所述高温蒸馏水的比例包括100%：1%、100%：2%和100%：4%，并将成品液置入步骤三中配合搅拌；
步骤五：将共混后材料经热压复合或熔融挤出，即得聚乳酸竹粉复合材料。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210209

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