[发明专利]一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）、先将竹颗粒进行帚化预处理，再进行表面改性处理，得改性后竹颗粒；2）、将竹炭颗粒进行表面改性处理，得改性后竹炭颗粒；3）、将改性后竹颗粒、改性后竹炭颗粒与聚乳酸颗粒和成核剂常温高速预混，得预混颗粒；4）、将预混颗粒熔融共混，热压成型或挤出成型，即得聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料。该制备方法可有效改善竹颗粒和竹炭颗粒在聚乳酸基体内的聚集形态、分散性和表界面性能，并优化聚乳酸分子链的强化结构，从而制备出强度、韧性（断裂伸长率、冲击强度）等力学性能优良的高性能聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料。

技术领域

本发明涉及复合材料加工技术领域，具体是一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种由生物质淀粉转化而来的脂肪族聚酯塑料，它具有良好的生物相容性和生物可降解性。出于其优异的环境友好性和可加工性能，它在生物、医疗、农业、工程材料、包装等领域有良好的应用潜力和前景。然而，聚乳酸结晶能力弱、结晶速度慢，加工出来的聚乳酸制品往往存在强度和韧性欠佳的问题，尤其是其冲击强度和拉伸断裂伸长率分别在8J/m和3.5％左右，大大限制了其在韧性要求高的领域的使用。

通过引入增强体可有效改善聚乳酸力学性能，但是增强体尺寸、形态、界面等性能对聚乳酸复合材料的性能影响很大。申请号为201610555090.X的中国专利申请公开了一种聚乳酸竹纳米纤维素晶须竹炭复合材料薄膜的制备方法，该方法运用溶液浇注方法将竹纤维纳米晶、超微竹炭与聚乳酸浇注成膜，所得复合材料的拉伸断裂伸长率极大提升，但纳米材料制备复杂、成本较高，而且该方法制备的薄膜的弹性模量大大低于纯聚乳酸材料。申请号为201610560604.0的中国专利申请公开了一种聚丙烯/竹颗粒/超微竹炭复合材料的制备方法，该方法可提升聚丙烯基复合材料的拉伸性能和弯曲性能，改善材料的韧性，但其中竹颗粒形态单一、超微竹炭孔洞通道未完全优化，韧性等性能提高有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法，该制备方法采用帚化预处理和表面改性方式优化竹颗粒形态，改善竹颗粒和竹炭颗粒表界面性能，通过熔融共混、热压成型或挤出成型方式制备聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料，可有效改善竹颗粒和竹炭颗粒在聚乳酸基体内的聚集形态、分散性和表界面性能，并优化聚乳酸分子链的强化结构，从而制备出强度、韧性(断裂伸长率、冲击强度)等力学性能优良的高性能聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

一种聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)、先将竹颗粒进行帚化预处理，再进行表面改性处理，得改性后竹颗粒；

2)、将竹炭颗粒进行表面改性处理，得改性后竹炭颗粒；

3)、将改性后竹颗粒、改性后竹炭颗粒与聚乳酸颗粒和成核剂常温高速预混，得预混颗粒；

4)、将预混颗粒熔融共混，热压成型或挤出成型，即得聚乳酸/竹颗粒/竹炭复合材料。

作为优选，步骤1)中，帚化预处理前的竹颗粒的粒径为10～100目，在100～110℃温度下预先烘干12～24h。

作为优选，步骤2)中，改性处理前的竹炭颗粒的粒径为500～1000目，改性后竹炭颗粒的比表面积为300～1000m²/g。

作为优选，步骤3)中，高速预混的转速为500～2000rpm，预混时间为5～10min。