[发明专利]一种秸秆/聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种秸秆/聚乳酸复合材料及其制备方法。该复合材料的制备原料和质量组成为：秸秆20％‑50％，聚乳酸50％‑80％，天然橡胶5％‑10％，其中秸秆是用石蜡进行表面处理后的秸秆粉；制备方法为：首先将秸秆粉碎，然后将石蜡细乳液均匀喷洒在秸秆粉表面，干燥后在秸秆表面形成石蜡包覆层；再将各种原料混合并通过双螺杆挤出机挤出造粒得到复合材料母粒；制备的母粒可通过挤出、注塑、模压等成型工艺生产制品。本发明的秸秆/聚乳酸复合材料具有良好的力学性能，可环境降解；制备方法简便，易于实施。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种具有优良力学性能、可环境降解的秸秆/聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料兼具木材与塑料的性能，而且环保、节约资源，是国内外蓬勃兴起的一类新型复合材料。传统的木塑复合材料采用的塑料基体主要为聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯，这些聚合物在自然环境下难以降解，木塑复合材料制品在废弃后变为所谓的“白色污染”。因此，开发可降解的环境友好型木塑复合材料具有重要意义。

聚乳酸是一种具有良好力学性能和生物降解性能的热塑性塑料，在许多领域得到了广泛的应用。近年来，以聚乳酸为基体，与秸秆复合制备可降解木塑复合材料成为研究的热点。秸秆主要成分为纤维素、木质素和半纤维素，具有很强的极性和亲水性，与聚乳酸之间相容性较差，两者直接复合生产出的材料力学强度较低，受外力冲击时，往往会发生脆性断裂。因此，改善秸秆与聚乳酸之间的界面相容性，并提高复合材料的韧性是秸秆/聚乳酸复合材料研究的重点方向。研究人员采取了多种方法对秸秆进行改性，主要分为物理法、化学法和生物处理法等。然而，许多秸秆改性方法过程繁琐，增加了制备成本。如有文献使用黄麻纤维增强聚乳酸性能，纤维与聚乳酸有良好的相容性和粘结性。然而单一纤维对于增强聚乳酸性能存在不稳定性和局限性，同时因麻类植物种植的地域局限性，其成本日益增高。同样，采用人造纤维制备聚乳酸复合材料，可有效改善材料性能，但其价格较贵，

因此，研究简便的秸秆改性方法，提高与聚乳酸的相容性，改善材料性能，制备具有良好力学性能和加工性能的秸秆/聚乳酸复合材料仍是具有挑战性的课题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，提供一种具有良好力学性能，可降解的环境友好型秸秆/聚乳酸复合材料及其制备方法。

为了实现以上目的，本发明首先提供一种秸秆/聚乳酸复合材料，由以下重量百分数的原料制成：秸秆20％-50％，聚乳酸50％-80％，天然橡胶5％-10％；其中秸秆具体为石蜡细乳液喷洒后的秸秆粉。

优选的，所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆或芦苇中的一种或几种。

优选的，所述秸秆40％，聚乳酸52％，天然橡胶8％。

本发明还提供一种秸秆/聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)秸秆预处理：将秸秆用粉碎机粉碎，过50～80目标准筛，得到秸秆粉；

(2)秸秆的石蜡表面改性：将固体石蜡加入到十二烷基硫酸钠的水溶液中，然后加热使石蜡融化，再利用超声波细胞破碎仪超声细乳化，得到石蜡细乳液，并将石蜡细乳液均匀喷洒在干燥的秸秆粉上，干燥至含水率1％以下；

(3)秸秆/聚乳酸复合材料母粒的制备：选取聚乳酸颗粒、天然橡胶颗粒与步骤(2)处理后的秸秆粉混合，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到复合材料母粒，即为秸秆/聚乳酸复合材料。

优选的，步骤(2)中所述十二烷基硫酸钠的水溶液的质量浓度为0.06％-0.2％。

优选的，步骤(2)中所述固体石蜡与十二烷基硫酸钠的水溶液的用量比为8g:100mL。

优选的，步骤(2)中所述超声细乳化的时间为5～20min；所述细乳化过程将石蜡分散成100nm以下的颗粒。