[发明专利]一种全降解竹纤维和聚乳酸复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种全降解竹纤维和聚乳酸复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将干燥的竹纤维加入亚氯酸钠溶液中，于85‑95℃条件下浸渍50‑80min，取出竹纤维，依次用醋酸和去离子水洗涤至中性；将中性竹纤维进行球磨，得竹纤维粉；将竹纤维粉用去离子水洗涤后于70‑90℃条件下真空干燥20‑30h；将干燥竹纤维粉、PLA和马来酸酐混合均匀，得混合液；将混合液采用挤出机进行挤出，并裁剪成块状，将块状物料于90‑120℃条件下干燥20‑30h，制得。该复合材料可有效解决现有的复合材料存在的降解时间长，力学性能差以及制备操作过程繁琐的问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种全降解竹纤维和聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着化石燃料的枯竭和环境污染问题日益突出，人们对环境和能源方面的关注日益增多。具有生物降解性和生态友好性的高分子材料备受关注。对具有良好环境相容性的材料日益增长的需求迫使人们开发可生物降解且可替代石油基聚合物复合材料的聚合物材料。

由乳酸缩合反应形成的聚乳酸(PLA)不仅环境相容性十分好，其来源广泛，一般是以可再生资源为原料，因此具有经济优势。其次，聚乳酸与常见的通用高分子材料如聚酯和尼龙类似是可以进行熔融加工的，这使得其能够通过简单的热成型工艺制得人们所需要的制品。同时，聚乳酸与其他可降解材料相比，其具有高强度、热塑性、疏水性、易于热加工等诸多特点。但单一的聚乳酸制品力学性能方面仍然存在不足的缺点，因此尝试在PLA中加入一些力学性能优良的纤维填料可以弥补聚乳酸力学性能不足的缺陷，以扩展聚乳酸的应用领域。

生物质材料在生活的应用也在逐步的增加，人们对用植物纤维来替代聚合物复合材料中的人造纤维是十分感兴趣的。这主要是和人造纤维相比，植物纤维具有较高的比强度和比模量、低成本、可再生、可降解以及环境友好等优点。在天然植物中，竹子具有的密度低、比强度和刚度高等特点，是比较有前途的增强材料之一。

以竹纤维为填料，用高强度的竹纤维来增强聚乳酸可以有效的改善其力学性能。并且这两种原料都是完全可降解的，降解产物对环境完全无害，这正是人们所追求的生态环保材料。但是现有的竹纤维和聚乳酸复合材料的降解时间较长，且材料的力学性能有所下降。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种全降解竹纤维和聚乳酸复合材料及其制备方法和应用，该复合材料可有效解决现有的复合材料存在的降解时间长，力学性能差以及制备操作过程繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全降解竹纤维和聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将干燥的竹纤维加入亚氯酸钠溶液中，于85-95℃条件下浸渍50-80min，取出竹纤维，依次用醋酸和去离子水洗涤至中性；

(2)将步骤(1)中的中性竹纤维进行球磨，得竹纤维粉；

(3)将步骤(2)中的竹纤维粉用去离子水洗涤后于70-90℃条件下真空干燥20-30h；

(4)将步骤(3)中的干燥竹纤维粉、聚乳酸和马来酸酐混合均匀，得混合液；

(5)将步骤(4)中的混合液采用挤出机进行挤出，并裁剪成块状，将块状物料于90-120℃条件下干燥20-30h，制得。

上述方案中，采用亚氯酸钠溶液对竹纤维进行处理，可去除竹纤维中的非纤维素成分，再对竹纤维进行球磨，也可进一步的去除竹纤维中的非纤维素成分，还可使竹纤维微纤化，有利于竹纤维在聚乳酸基体中分散和结合。添加马来酸酐可增强竹纤维与聚乳酸的界面结合能力，进而提高竹纤维的力学性能；本发明中的材料在降解过程中，微纤化的竹纤维由于具有更大的比表面积，可加快降解效率。

进一步地，步骤(1)中亚氯酸钠溶液的质量浓度为0.5-1％。