CN115975292A - 一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115975292A CN115975292A CN202310038934.3A CN202310038934A CN115975292A CN 115975292 A CN115975292 A CN 115975292A CN 202310038934 A CN202310038934 A CN 202310038934A CN 115975292 A CN115975292 A CN 115975292A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bamboo powder
- polypropylene
- composite material
- enzyme
- bamboo
- 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.)
- Granted
Links
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 title claims abstract description 148
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 title claims abstract description 148
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 title claims abstract description 148
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 title claims abstract description 148
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 title claims abstract description 148
- -1 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 92
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title claims abstract description 89
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 49
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000011174 green composite Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 35
- BPJYAXCTOHRFDQ-UHFFFAOYSA-L tetracopper;2,4,6-trioxido-1,3,5,2,4,6-trioxatriarsinane;diacetate Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.[O-][As]1O[As]([O-])O[As]([O-])O1.[O-][As]1O[As]([O-])O[As]([O-])O1 BPJYAXCTOHRFDQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 33
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920001911 maleic anhydride grafted polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 45
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 32
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 18
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 18
- XPFJYKARVSSRHE-UHFFFAOYSA-K trisodium;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O XPFJYKARVSSRHE-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 12
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 12
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 12
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WPMYUUITDBHVQZ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoic acid Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(CCC(O)=O)=CC(C(C)(C)C)=C1O WPMYUUITDBHVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- RQFLGKYCYMMRMC-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O RQFLGKYCYMMRMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000012856 weighed raw material Substances 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006014 semi-crystalline thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法。本发明首先对竹纤维进行酶处理,通过酶解竹纤维,得到小尺度的竹纤维;然后将酶处理过的多尺度竹粉按照聚丙烯重量比的2%‑8%替换一部分原有竹粉与聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂、偶联剂混合后,放入双螺杆搅拌机中熔融共混,所得挤出料条经过冷却水槽后,切粒得到母粒。调整注塑机相关参数,注塑得到高冲击强度、高拉伸强度、高弯曲强度的聚丙烯/竹粉绿色复合材料。这种复合材料具有环境友好性和成本低的优点,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于绿色复合材料制备技术领域,特别涉及一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法。
背景技术
天然植物纤维具有价格低廉、质量轻、比强度和比刚度高等优良特性,同时,植物纤维属于可再生资源,可降解,具有良好的应用前景。在能源、原材料紧缺的今天,绿色复合材料因具有高强、节材、节能等优势而成为当前研究的热点。
聚丙烯是一种半结晶性热塑性树脂。作为四大通用材料之一,聚丙烯被广泛应用于汽车工业和器械制造等领域,但因其易被紫外线分解,易被氧化,不易接合等缺点限制了普通聚丙烯在各个领域中进一步的应用。
聚丙烯/天然植物纤维复合材料可兼具聚丙烯和植物纤维的性能优势。因为聚丙烯/天然植物纤维的复合材料中含有聚丙烯,所以该复合材料具有较好的弹性模量。同时,天然植物纤维和聚丙烯充分混合,使该复合材料的拉伸强度、弯曲强度有所提高,也使得其耐用性也优于普通复合材料。该复合材料的强度、刚度和韧性也明显高于聚丙烯单体材料。
竹原料在我国非常常见,具有地域分布广、资源丰富、成长周期短、价格廉价,纤维直及力学性能好等优势。选择竹粉为原料,不仅避免了农林废弃物的污染,也避免了产物焚烧对环境的破坏。同时,竹原料在复合材料工业中也具有潜力,在纤维提取、结构变化、热性能、化学改性和机械性能等方面使其具有强大的竞争力。选择竹纤维作为生物复合材料的基质材料,可显著改善材料的物理和机械性能,从而提高了复合材料的成本竞争力和接受度。
传统的聚丙烯/竹粉复合材料,因为竹纤维中存在较强的氢键作用,制备复合材料时因分散不均,导致材料的界面相容性较差,应力无法有效分散,进而导致材料综合性能较差。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种酶处理竹粉增强聚丙烯基绿色复合材料及其制备方法。该复合材料采用聚丙烯作为基体,竹粉作为增强材料,其中酶处理过的多尺度竹粉按照聚丙烯重量比的一定比例替换一部分原有竹粉与聚丙烯复合得到;本发明得到的材料性能优异,具有环境友好性和制备成本低的优点,具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案具体如下。
本发明提供一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料,其通过下述方法制备得到:
1)制备缓冲液
将柠檬酸和柠檬酸钠用去离子水溶解,得到pH值在4-5之间的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液;
2)竹纤维的酶处理
称取1-5g的纤维素酶、4-20g的竹粉,倒入200-500mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中搅拌反应,反应结束后依次固液分离、洗涤、干燥得到酶解竹粉;
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:
将聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂放入高速混合机中混合,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到的粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品;其中:聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂的质量比为48:(2-8):(40-46):(1-4):(0.1-0.3):(0.1-0.4):(0.2-0.8)。
本发明中,步骤2)和步骤3)中,竹粉的粒径在25-270μm之间。
本发明中,步骤2)中,反应温度为40-50℃,搅拌反应时间为24-48h。
本发明中,步骤3)中,熔融共混温度为170-180℃。
本发明还提供一种上述的酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)制备缓冲液
将柠檬酸和柠檬酸钠用去离子水溶解,得到pH值在4-5之间的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液;
2)竹纤维的酶处理
称取1-5g的纤维素酶、4-20g的竹粉,倒入200-500mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中搅拌反应,反应结束后依次固液分离、洗涤、干燥得到酶解竹粉;
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:
将聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂放入高速混合机中混合,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到的粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品;其中:聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂的质量比为48:(2-8):(40-46):(1-4):(0.1-0.3):(0.1-0.4):(0.2-0.8)。
本发明中,步骤3)中,润滑剂为硬脂酸十八烷酸C18,偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
和现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明通过酶处理竹纤维得到纳米级竹纤维,使竹纤维具备纳米材料的很多性质,比如小尺寸效应、表面效应及结晶度和强度的增强等,而将其和聚丙烯进行复合,得到的复合材料性能优良、具有高冲击强度、高拉伸强度、高弯曲强度;
本发明复合材料制备工艺简单,成本低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细阐述。
实施例中,高速混合机购自张家港市强大塑料机械有限公司,型号为WPA-9;双螺杆挤出机购自南京跃升挤出机械有限公司,型号为TDS-20B;注塑机购自中国海天集团,型号为MA900;润滑剂为硬脂酸十八烷酸C18;偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷;抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
实施例1
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 150μm的竹粉,倒入上述缓冲液200mL,在40℃下持续搅拌反应24h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、9.6g酶处理竹粉、470.4g 150μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到170℃后取出,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例1制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表1,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表2。
实施例2
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 38μm的竹粉,倒入上述缓冲液400mL,在50℃下持续搅拌反应48h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、9.6g酶处理竹粉、470.4g 38μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到180℃后取出,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例2制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表1,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表2。
实施例3
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 150μm的竹粉,倒入上述缓冲液200mL,在40℃下持续搅拌反应24h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、19.2g酶处理竹粉、460.8g 150μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到170℃后取出,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例3制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表1,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表2。
实施例4
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 38μm的竹粉,倒入上述缓冲液4000mL,在50℃下持续搅拌反应48h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、19.2g酶处理竹粉、460.8g 38μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到180℃后取出,放入双螺杆挤出机加热后将上述的料放入挤出机中熔融共混,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例4制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料原料和工艺参数见表1,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表2。
表1实施例1-4制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数
表2实施例1-4的聚丙烯/竹粉复合材料力学性能数据
空白组(不加酶处理竹粉) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
拉伸强度(MPa) | 22.543 | 23.598 | 23.477 | 25.65 | 25.495 |
弯曲强度(MPa) | 30.018 | 34.538 | 34.445 | 36.256 | 35.676 |
<![CDATA[冲击强度(J/m<sup>2</sup>)]]> | 6.429 | 8.036 | 6.098 | 13.517 | 10.328 |
实施例5
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 150μm的竹粉,倒入上述缓冲液200mL,在40℃下持续搅拌反应24h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、28.8g酶处理竹粉、451.2g 150μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到170℃后取出,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例5制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表3,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表4。
实施例6
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 38μm的竹粉,倒入上述缓冲液400mL,在50℃下持续搅拌反应48h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、28.8g酶处理竹粉、451.2g 38μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到180℃后取出,放入双螺杆挤出机加热后将上述的料放入挤出机中熔融共混,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例6制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表3,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表4。
实施例7
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 150μm的竹粉,倒入上述缓冲液200mL,在40℃下持续搅拌反应24h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、38.4g酶处理竹粉、441.6g 150μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到170℃后取出,放入双螺杆挤出机加热后将上述的料放入挤出机中熔融共混,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例7制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表3,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表4。
实施例8
1)制备缓冲液:取柠檬酸、柠檬酸钠置于烧杯中,用去离子水溶解,得到pH值为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。
2)竹纤维的酶处理:取20g纤维素酶和80g 38μm的竹粉,倒入上述缓冲液400mL,在50℃下持续搅拌反应48h,然后,经洗涤干燥得到酶处理竹粉。
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备:按照以下质量称取原料,480g聚丙烯、38.4g酶处理竹粉、441.6g 38μm的竹粉、30g马来酸酐接枝聚丙烯,抗氧剂2.5g,润滑剂2.5g,偶联剂5g。将称取的原料放入高速混合机加热,当高速混合机温度达到180℃后取出,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到粒料。将粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品。实施例8制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数见表3,通过万能拉力试验机3369R3690(美国INSTRON英特思朗公司)的测试得到的复合材料力学性能数据见表4。
表3实施例5-8制备聚丙烯/竹粉绿色复合材料的原料和工艺参数
表4实施例5-8的聚丙烯/竹粉复合材料力学性能数据
通过实验数据可以发现添加酶处理后的竹粉对聚丙烯/竹粉复合材料的拉伸性能有了明显的增强。采用纤维素酶处理有效地破坏了竹纤维中的纤维素非结晶区,降低了竹纤维的表面极性润湿性和表面自由基浓度。纤维素酶处理后的竹粉粗糙度增加,竹粉与聚丙烯基体能更好的粘附,从而使得聚丙烯/竹粉复合材料拉伸性能的提高。
通过实验数据可以发现添加酶处理后的竹粉对聚丙烯/竹粉复合材料的弯曲性能有了明显的增强。这说明由于纤维素酶处理后的竹纤维胶合能力增强,竹粉与聚丙烯基体能够形成更好的交联,纤维与基体之间的应力传递得到改善,宏观上表现出力学性能的提升。纤维素酶由于能更好地与竹纤维表面发生反应,所以表现出的改性效果较好。当继续加入酶处理竹粉,弯曲强度有所减少,说明材料的韧性会逐渐降低。
通过实验数据可以发现添加酶处理后的竹粉对聚丙烯/竹粉复合材料的冲击性能有了明显的增强。这表明纤维素酶处理竹纤维可较大程度地改善增强竹纤维与聚丙烯基体间的界面相容性,从而对复合材料强度的提高具有积极作用。
Claims (9)
1. 一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料,其特征在于,其通过下述方法制备得到:
1)制备缓冲液
将柠檬酸和柠檬酸钠用去离子水溶解,得到pH值在4-5之间的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液;
2)竹纤维的酶处理
称取1-5g的纤维素酶、4-20g的竹粉,倒入200-500mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中搅拌反应,反应结束后依次固液分离、洗涤、干燥得到酶解竹粉;
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备
将聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂放入高速混合机中混合,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,利用注塑机注塑成型,制得聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品;其中:聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂的质量比为48:(2-8):(40-46):(1-4):(0.1-0.3):(0.1-0.4):(0.2-0.8)。
2.根据权利要求1所述的酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料,其特征在于,步骤2)和步骤3)中,竹粉的粒径在25-270μm之间。
3.根据权利要求1所述的酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料,其特征在于,步骤2)中,反应温度为40-50℃,搅拌反应时间为24-48h。
4.根据权利要求1所述的酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料,其特征在于,步骤3)中,熔融共混温度为170-180℃。
5. 一种根据权利要求1所述的酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)制备缓冲液
将柠檬酸和柠檬酸钠用去离子水溶解,得到pH值在4-5之间的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液;
2)竹纤维的酶处理
称取1-5g的纤维素酶、4-20g的竹粉,倒入200-500mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中搅拌反应,反应结束后依次固液分离、洗涤、干燥得到酶解竹粉;
3)聚丙烯/竹粉绿色复合材料的制备
将聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂放入高速混合机中混合,之后在双螺杆挤出机上熔融共混造粒,得到的粒料利用注塑机注塑成型,得到聚丙烯/竹粉绿色复合材料样品;其中:聚丙烯、酶解竹粉、竹粉、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂、润滑剂和偶联剂的质量比为48:(2-8):(40-46):(1-4):(0.1-0.3):(0.1-0.4):(0.2-0.8)。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤2)和步骤3)中,竹粉的粒径在25-270μm之间。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中,反应温度为40-50℃,搅拌反应时间为24-48h。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤3)中,熔融共混温度为170-180℃。
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤3)中,润滑剂为硬脂酸十八烷酸C18,偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷,抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310038934.3A CN115975292B (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310038934.3A CN115975292B (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115975292A true CN115975292A (zh) | 2023-04-18 |
CN115975292B CN115975292B (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=85970078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310038934.3A Active CN115975292B (zh) | 2023-01-13 | 2023-01-13 | 一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115975292B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105954211A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-09-21 | 江南大学 | 利用高温与微波技术共同辅助生物酶水解竹粉的方法 |
CN109988359A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 福建工程学院 | 一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法 |
CN110964297A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-04-07 | 安徽华赛包装有限公司 | 一种可降解塑料包装材料的改性方法 |
GB202009878D0 (en) * | 2020-05-09 | 2020-08-12 | Zhejiang Academy Forestry | Method for preparing long bamboo fiber for molding composite |
CN111909450A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-10 | 上海第二工业大学 | 一种改性竹粉材料的制备方法 |
CN113072802A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-06 | 湖南省林业科学院 | 一种高长径比竹纤维素纳米纤维增强的聚乳酸复合材料的制备方法 |
-
2023
- 2023-01-13 CN CN202310038934.3A patent/CN115975292B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105954211A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-09-21 | 江南大学 | 利用高温与微波技术共同辅助生物酶水解竹粉的方法 |
CN109988359A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-09 | 福建工程学院 | 一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法 |
CN110964297A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-04-07 | 安徽华赛包装有限公司 | 一种可降解塑料包装材料的改性方法 |
GB202009878D0 (en) * | 2020-05-09 | 2020-08-12 | Zhejiang Academy Forestry | Method for preparing long bamboo fiber for molding composite |
CN111909450A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-10 | 上海第二工业大学 | 一种改性竹粉材料的制备方法 |
CN113072802A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-06 | 湖南省林业科学院 | 一种高长径比竹纤维素纳米纤维增强的聚乳酸复合材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115975292B (zh) | 2024-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108164820A (zh) | 一种植物纤维/pp复合材料及其制备方法 | |
CN102181140B (zh) | 一种碳纤维废丝增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法 | |
CN109401302A (zh) | 良表面高冲击尼龙/pok合金及其制备方法 | |
CN102250419A (zh) | 一种改进界面相容性的聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
CN111410828B (zh) | 一种植物木粉/蒙脱土填充的高性能全生物降解聚乳酸复合材料的制备方法 | |
CN109251494B (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 | |
CN104910440A (zh) | 一种抗菌淀粉共混型全降解塑料薄膜及其制备方法 | |
CN109320933B (zh) | 一种增强增韧竹纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
CN110643102A (zh) | 一种竹纤维增强热塑性树脂复合材料及其制备方法 | |
CN106188842B (zh) | 聚丙烯/竹颗粒/超微竹炭复合材料的制备方法 | |
CN115322543B (zh) | 一种聚乳酸/聚己内酯/植物炭黑复合材料及其制备方法 | |
CN101225205A (zh) | 粉煤灰纤维棉增强聚氯乙烯复合材料及其制备方法 | |
CN113913965A (zh) | 一种可降解涤纶纤维及其制备方法 | |
CN115124776A (zh) | 一种天然竹纤维改性pe或pp复合材料及其制备方法 | |
CN109467897B (zh) | 一种反应性增容的竹纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
CN103113741B (zh) | 一种改性pa66材料及其制备方法 | |
CN111253603B (zh) | 一种微晶纤维素增强双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法 | |
CN102702655A (zh) | 一种聚乙烯醇/高直链淀粉生物降解复合材料及其熔融制备方法 | |
CN115975292B (zh) | 一种酶处理竹粉增强聚丙烯基复合材料及其制备方法 | |
CN105086162A (zh) | 麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料及其制备方法和应用 | |
CN111073244B (zh) | 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法 | |
CN111534071A (zh) | 一种秸秆/聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
CN109735070B (zh) | 一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法 | |
CN111704790A (zh) | 一种3d打印用聚乳酸基复合线材的制备方法 | |
CN114437524B (zh) | 一种甘蔗纤维素基可降解复合材料的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |