CN116622202A - 一种可降解高强度聚乳酸基复合材料的制备方法 - Google Patents
一种可降解高强度聚乳酸基复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116622202A CN116622202A CN202310650730.5A CN202310650730A CN116622202A CN 116622202 A CN116622202 A CN 116622202A CN 202310650730 A CN202310650730 A CN 202310650730A CN 116622202 A CN116622202 A CN 116622202A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polylactic acid
- composite material
- preparation
- wood powder
- strength
- 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
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 title claims abstract description 63
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims abstract description 14
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims abstract description 13
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 14
- HMOZDINWBHMBSQ-UHFFFAOYSA-N 2-[3-(4,5-dihydro-1,3-oxazol-2-yl)phenyl]-4,5-dihydro-1,3-oxazole Chemical compound O1CCN=C1C1=CC=CC(C=2OCCN=2)=C1 HMOZDINWBHMBSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 2
- IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazoline Chemical compound C1CN=CO1 IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- KKKKCPPTESQGQH-UHFFFAOYSA-N 2-(4,5-dihydro-1,3-oxazol-2-yl)-4,5-dihydro-1,3-oxazole Chemical compound O1CCN=C1C1=NCCO1 KKKKCPPTESQGQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001662103 Cryptocarya corrugata Species 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004790 ingeo Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08H8/00—Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/06—Biodegradable
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明本发明涉及聚乳酸技术领域,公开了一种高强度、可降解聚乳酸复合材料的制备方法。该制备方法为首先用纤维素酶处理木粉,然后将聚乳酸、纤维素酶改性木粉、相容剂按一定比例共混然后通过反应性挤出后制得复合材料。本发明的聚乳酸复合材料经过改性后弯曲强度和拉伸强度分别提高21.45%、28.85%。本方法运用安全简易的两步法工艺,降低了20%‑30%的聚乳酸用量,使成本变得低廉,而拉伸和弯曲性能却超过了聚乳酸,尤其是弯曲模量相比纯的聚乳酸提高了43.96%。这为聚乳酸复合材料提供了一种高强度、制备工艺流程简单、低成本的方法,拓宽聚乳酸的应用。
Description
技术领域
本发明属于生物可降解型高分子材料及食品材料领域,具体涉及一种具有低成本、高机械性能、工艺简单的聚乳酸/木质纤维复合材料的制备方法。
背景技术
聚乳酸是以玉米稻谷等发酵得到的乳酸为主要原料制备得到的一种高分子聚合物,由于其良好的生物相容性、可降解性能、可再生以及对人体无毒无刺激性被当作传统不可降解材料的替代品,并且广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域,产业前景广阔。
虽然聚乳酸作为一种可结晶可再生可降解的材料,但由于在聚乳酸生产过程中副反应多,难以进一步提高分子量,使聚乳酸的力学性能受限,难以获得高性能的聚乳酸,而且聚乳酸成本高,这些限制了聚乳酸更广阔的应用与推广。为此,有研究者体长将将廉价的木质纤维和聚乳酸通过共混改性或共聚改性可以降低聚乳酸的成本。申请号为CN202211222401.2公布了一种将高密度聚乙烯、聚乳酸、聚乳酸接枝聚乙烯相容剂和木粉进行共混,得到自增容改性聚乙烯木塑材料,然而其力学并不能满足需求。申请号为CN202111048117.3公布了一种可生物降解的高性能改性粒子聚乳酸基复合材料及其制备方法,然而其成本高。
发明内容
为了获得高强度、低成本、环保可降解的聚乳酸基复合材料,本发明的目的在于提供一种高强度、低成本、工艺简单环保的聚乳酸材料及其制备方法。希冀解决现有技术中的不足之处。
本发明的技术解决方案:
一种具有高强度可降解的聚乳酸复合材料,其特征在于:首先用纤维素酶处理木粉,得到纤维素酶改性的木粉。然后由聚乳酸、纤维素酶改性木粉、相容剂按一定比例共混通过反应性挤出制成。
作为优选,所述纤维素酶改性木粉的制备方法如下:
取130g木粉并加入1000mL烧杯中,然后加入蒸馏水至1000mL标记。然后将混合物浸泡12小时,然后加入4g纤维素并将滴加几滴冰醋酸调节pH至5-6。然后将混合物置于50℃的恒温水浴中,搅拌1-2小时。静置,待木粉沉淀后倒掉上清液,再加水洗涤,静置,再倒掉上清液,洗3-5次即可,在80℃干燥2-3小时即可烘干,所得的木粉即为纤维素酶改性木粉。
作为优选的,纤维素酶处理时间与活性成反比。例如,纤维素酶的活性为100000-200000u/g,其中处理木粉时间为1-2小时。
作为优选的,所述的相容剂包括2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、聚合碳化二亚胺、2,2'-双(2-恶唑啉)中的一种或几种。
作为优选的,所述的聚乳酸可以为左旋聚乳酸、右旋聚乳酸或者它们的混合物均可。
优选地,所述的木粉可以是木材粉、秸秆粉、稻壳粉中的一种或几种。
优选地,所述的聚乳酸基复合材料由70-80份聚乳酸、20-30份纤维素酶改性木粉、1-3份相容剂组成。
优选地,高强度可降解的聚乳酸复合材料,包括以下步骤:
(1)将聚乳酸和木粉于烘箱中干燥去除多余的水分。
(2)按重量份称取:聚乳酸、木粉、相容剂添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出,注塑成型片材。
本发明的有益效果在于:
(1)所得的复合材料的拉伸、弯曲强度、断裂伸长率、冲击强度得到较大的提高,力学性能优异,尤其是拉伸、弯曲强度;
(2)所得的复合材料成本低,大大降低了聚乳酸用量,从而使成本低廉;
(3)所得的复合材料的制备工艺简单,安全环保,避免了有机试剂改性造成的污染与繁琐。
具体实施方式
聚乳酸:型号为4032D(美国NatureWorks Ingeo PLA),密度为1.24g/cm3,价格为31.5元/kg(25kg一包)。
2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉:湖北佩孜医药科技有限公司,价格为400元/kg(25kg一包)。
纤维素酶:山东隆科特酶制品有限公司,纤维素酶的活性为100000-200000u/g。
实施例1
将70份聚乳酸、30份纤维素酶改性木粉、1份2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉相容剂添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
实施例2
将80份聚乳酸、20份纤维素酶改性木粉、1份2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉相容剂添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
实施例3
将80份聚乳酸、20份纤维素酶改性木粉、1.5份相容剂添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
实施例4
将80份聚乳酸、20纤维素酶份木粉、1.5份聚2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉合碳化二亚胺相容剂添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
对比例1
将80份聚乳酸、20份木粉添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
对比例2
将70份聚乳酸、30份木粉添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
对比例3
将80份聚乳酸、20份木粉、1份2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉相容剂添加到混合器中混合均匀,然后在双螺杆挤出机中以各区170℃进行挤出得到聚乳酸基复合材料。
力学性能测试结果如表1所示,所进行的力学性能的测试方法采用GBT1843-2008(塑料简支梁冲击强度测定)、GB/T 1040-2006(塑料拉伸性能的测定)和GB/T9341-2008(塑料弯曲性能的测定)标准方法。
表1.聚乳酸、实施例1-4以及对比例1-2的力学性能。
由表1可以本发明的复合材料具有较好大的机械性能,与对比例1相比,实施例各项性能均有提升,但拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量有较大的提升分别提升了,说明了纤维素酶改性和2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉改性的有效性。
以1公斤材料为基础,选取实施例1、实施例2与聚乳酸进行1公斤成本比较,成本如表2所示。
表2实施例1的成本预算。
聚乳酸 | 木粉 | 相容剂 | 纤维素酶 | 总成本 | |
价格/公斤 | 33.4 | 2.9 | 400 | 99 | |
所需用量/克 | 693.1 | 297 | 9.9 | 12 | |
总计/元 | 23.5 | 0.86 | 3.96 | 1.19 | 29.16 |
表3.实施例2的成本预算。
从表2、表3可以看出,选取实施例1和2与聚乳酸进行比较,发现实施例1和实施例2成本分别降低了4.24元、1.22元。
结合力学性能以及成本发现本发明具有低成本、力学性能好,改性工艺简单。且力学性能整体比聚乳酸好,并且成本低。
Claims (6)
1.一种具有高强度、可降解的聚乳酸复合材料,其特征在于:首先用纤维素酶处理木粉,得到纤维素酶改性的木粉。然后由聚乳酸、纤维素酶改性木粉、相容剂按一定比例共混通过反应性挤出制成。
2.如权力1要求所述,使用纤维素酶处理木粉,纤维素酶处理时间与活性成反比。
3.如权力1要求所述的相容剂,其特征在于所述的相容剂可以为2,2'-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉、聚合碳化二亚胺、2,2'-双(2-恶唑啉)中的一种或多种。
4.如权力1要求所述的挤出机,其特征在于所述的挤出机为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机中的一种或几种。
5.如权力1要求所述的比例可以是70-100份聚乳酸:0-30份纤维素酶改性木粉:1-3中的几种或一种。
6.如权力1所述的木粉可以是木材粉、秸秆粉、稻壳粉中的一种或几种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310650730.5A CN116622202A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种可降解高强度聚乳酸基复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310650730.5A CN116622202A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种可降解高强度聚乳酸基复合材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116622202A true CN116622202A (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=87602408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310650730.5A Pending CN116622202A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种可降解高强度聚乳酸基复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116622202A (zh) |
-
2023
- 2023-06-05 CN CN202310650730.5A patent/CN116622202A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109535670B (zh) | 一种全降解仿真材料及其制备方法 | |
CN112048162B (zh) | 一种吸塑薄壁制品用全生物降解改性塑料及其制备方法 | |
CN113354929B (zh) | 一种低析出生物可降解pla合金及其制备方法、一种吸管料 | |
CN113736088B (zh) | 一种聚倍半硅氧烷,一种pla合金及一种吸管料 | |
CN108948690B (zh) | 一种聚乳酸-木质素-淀粉复合材料及其制备方法 | |
CN105504363A (zh) | 淀粉/植物纤维复合生物降解聚酯吹膜级树脂及制备方法 | |
CN114106541B (zh) | 一种环保食品包装材料、制备方法及应用 | |
CN110387112B (zh) | 一种可降解食品包装膜材料及制备工艺 | |
CN102040813B (zh) | 一种聚乳酸-abs树脂复合材料及其制备方法 | |
CN114806113B (zh) | 一种耐热抗菌pla全生物降解吸管及其制备方法 | |
CN109320933B (zh) | 一种增强增韧竹纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
CN109504042A (zh) | Pha改性的tps/pbat可生物降解树脂及其制备方法 | |
CN113913965A (zh) | 一种可降解涤纶纤维及其制备方法 | |
CN114806106A (zh) | Pbat基生物降解地膜专用料 | |
CN117887229B (zh) | 一种生物降解塑料 | |
CN112063126A (zh) | 可完全生物降解的淀粉复合地膜及其制备方法 | |
CN115926409B (zh) | 一种可降解抗菌牙刷柄 | |
CN113980446A (zh) | 一种复合改性淀粉基环保材料、制备方法及应用 | |
CN116622202A (zh) | 一种可降解高强度聚乳酸基复合材料的制备方法 | |
CN112210198A (zh) | 一种生物降解复合材料及其制备方法和在生产地膜中的应用 | |
CN111548611A (zh) | 一种高密度竹粉/pbat/聚乳酸生物降解塑料及其制备方法 | |
CN115141471A (zh) | 一种生物降解材料及其制备方法 | |
CN105038167A (zh) | 一种藻蛋白/聚乳酸生物可降解共混材料及其制备方法 | |
CN113278267B (zh) | 仿木完全可生物降解复合材料及其制备方法和应用 | |
CN115449201A (zh) | 一种聚乳酸秸秆复合材料的亮面改善方法及工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |