本发明专利技术公开了一种可生物降解的复合材料的制备方法及其应用，本发明专利技术中的制备方法包括以下步骤：(1)改性复合纤维的制备；(2)改性增塑剂的制备；(3)复合材料加工：按重量份计，将40‑50份聚乳酸、10‑20份聚酰胺、15‑20份步骤(1)中得到的改性复合纤维、10‑15份步骤(2)中得到的改性增塑剂、3‑5份聚ε‑己内酯、2‑6份硅烷偶联剂、3‑5份聚乙烯蜡以及10‑20份白炭黑，加入密炼机中熔融混合，得可生物降解的复合材料。本发明专利技术中利用改性的复合纤维和改性增塑剂，增加了材料的力学性能，由其对于材料的弯曲强度和拉伸强度均有提高。
Preparation and application of a biodegradable composite
【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的复合材料的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种复合材料，特别涉及一种可生物降解的复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
在箱包回收过程中，由于箱包制作的材料比较多样，如人造革、布料、塑料、金属拉杆等，故造成箱包废弃物在回收利用中，通常会进行分类处理，但是由于箱包中用到的塑料是已经一体化成型的塑料，通常无法直接利用，为了增加箱包中用塑料的回收利用率，会使用热塑性塑料，但是热塑性塑料在回收利用时，还存在以下问题：在使用过程中，会发生蠕变和应力松弛；二是热塑性塑料的整体力学效果较差。为了解决上述问题，通常在塑料基体中加入纤维或者其他物质进行改性，增加塑料的强度。目前热塑性塑料在废弃制品再利用时，需要热解回收有用的原始化学物质，回收塑料可以再配或不再配填料、增塑剂、稳定剂、着色剂等，重新制备成型制品，但许多塑料产品因为经过表面处理而回收比较困难，且热塑性塑料在回收过程中，由于原材料使用的问题，如劣质或者做工不好的产品很有可能会有致癌物质产生，还有箱子的耐用性会降低，容易损坏。故可生物降解塑料应运而生，生物合成的可降解塑料每年的产量均在增加，但是生物可降解的塑料存在以下问题：一是添加剂与基体材料之间的相容性；二是生物可降解塑料的力学性能。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种可生物降解的复合材料的制备方法，通过该方法制备的生物材料，具有耐水性好、力学性能优异。本专利技术的另一目的是提供了该制备方法制备的复合材料在箱包制品中的应用。技术方案：本专利技术所述的一种可生物降解的复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)改性复合纤维的制备：将竹纤维、亚麻纤维、大麻纤维以及棉纤维按照质量比为2-3:1:0.3-1:0.5-1混合，加入5-10％氢氧化钠水溶液中在90-95℃温度下，浸润2-3h，随后将溶液超声处理20-30min，将超声处理后复合纤维进行洗涤，烘干，将烘干后的复合纤维，分散于二甲基甲酰胺中，加入环氧氯丙烷，在110-120℃温度下，进行酯化，反应时间为6-8h，反应完毕后，进行反应物提纯，得改性复合纤维，将得到的反应物进行在空气气氛中进行辐照处理，得改性复合纤维；(2)改性增塑剂的制备：将淀粉、壳聚糖、羧甲基纤维素、半纤维素与透明质酸按照质量比为2-5:1-2:0.5-1:0.2-0.5:1-2混合，得混合物A，将所得的混合物A分散于二甲基甲酰胺中，加入脂肪酸酯，在60-80℃温度下反应，4-5h，反应完毕后，进行反应物提纯，得改性增塑剂；(3)按重量份计，将40-50份聚乳酸、10-20份聚酰胺、15-20份步骤(1)中得到的改性复合纤维、10-15份步骤(2)中得到的改性增塑剂、3-5份聚ε-己内酯、2-6份硅烷偶联剂、3-5份聚乙烯蜡以及10-20份白炭黑，加入密炼机中熔融混合，得可生物降解的复合材料。进一步需要说明的是：本专利技术中选用聚乳酸作为基底材料，主要原因是聚乳酸不仅可生物降解，其还具有较高的机械强度。本专利技术利用聚乳酸和聚酰胺配伍，利用聚酰胺强韧、耐磨、耐高温、抗冲击性能优异的特性，解决聚乳酸使用时间较短，强度耐久性差的缺点。本专利技术中加入天然纤维增加基底材料的韧性和抗拉伸性能，但是天然纤维通常具有亲水性能，而基体材料为疏水性能，故需要对天然纤维进行表面处理，通过表面处理改善材料的性能，可有效地改善纤维与增塑剂之间的粘附性，减少对潮湿的敏感度。此外对天然纤维改性的另一目的是天然纤维作为添加剂，其热塑性较差，无法承受超过200℃的加工温度，对天然纤维接枝改性，增加其耐氧化及耐水性能，改变天然纤维素的难溶性。本专利技术中，加入偶联剂除了可以提高无机填充物与体系的相容性，还可增加反应体系中不同物质之间的交联度，提高材料的力学性能。本专利技术步骤(1)和步骤(2)中，提到的反应物提纯，可采用现有技术中常用反应物提纯方法，根据反应体系的性质，可采用过滤、离心、透析、醇沉、减压蒸馏等反应物提纯方法。本专利技术由于采用天然来源的物质作为基体材料，在实际应用时，可根据需要添加防霉剂与杀菌剂，进一步提高材料的使用周期。优选地，本专利技术中选用醇沉的方式，加入反应体系2-3倍体积的工业级乙醇，将所得的反应物洗涤，干燥。优选地，步骤(2)中，所述脂肪酸酯为脂肪酸甲酯；所述混合物A与脂肪酸酯的质量体积比为1:1-5mg/ml。优选地，所述脂肪酸甲酯为体积比为2-3:0.5-1:1-2的硬脂酸甲酯、油酸甲酯和月桂酸甲酯的混合物。优选地，步骤(1)中，所述辐照处理为采用Co60为辐照光源，辐照剂量率为3-4kGy·H-1，辐照时间为2-3h。本专利技术中辐照处理，在纤维表面引发活性基团增强界面结合力。优选地，步骤(1)中，所述超声处理的的输出功率为200-300W。本专利技术中为了降低天然纤维改性的反应时间，进行超声处理，改变纤维表面形貌，相较于未超声处理的反应，可缩短反应时间。优选地，步骤(1)中，所述复合纤维与所述环氧氯丙烷的质量体积比为1:10-15mg/ml。优选地，步骤(3)中，将40-50份聚乳酸、15-20份改性复合纤维、10-15份改性增塑剂、3-5份聚ε-己内酯、2-6份硅烷偶联剂、3-5份聚乙烯蜡以及10-20份白炭黑，加入密炼机中，在180-200℃中熔融，随后加入10-20份聚酰胺，在260-280℃下进一步混合20-30min，得可生物降解的复合材料。将上述的可生物降解的复合材料的制备方法制备的复合材料应用于在箱包制品中解决了目前箱包制品所使用的塑料无法回收，或者回收时无法得到有效利用的缺点。本专利技术中聚乙烯蜡作为润滑剂，改善耐磨性、撕裂强度，并且提高了聚酰胺的抗溶剂性能。进一步地，无机粒子的加入可以提高复合材料的耐磨性能，使得本专利技术的复合材料具有优异的耐磨性能。本专利技术中，除非特殊说明，“％”表示质量百分比。有益效果：(1)本专利技术中选用聚乳酸作为基底材料，使得复合材料具有较高的机械强度；(2)本专利技术利用聚乳酸和聚酰胺配伍，利用聚酰胺强韧、耐磨、耐高温、抗冲击性能优异的特性，解决聚乳酸使用时间较短，强度耐久性差的缺点；(3)本专利技术中加入改性天然纤维增加基底材料的韧性和抗拉伸性能，可有效地改善纤维与增塑剂之间的粘附性，减少对潮湿的敏感度；(4)本专利技术中，加入偶联剂可以提高无机填充物与体系的相容性，还提高了材料的力学性能。具体实施方式一、原料来源聚乳酸牌号为4032D，级别为挤出级，熔融温度为160℃，厂家为美国NatureWorks；聚酰胺牌号为101F，来源于美国杜邦；聚ε-己内酯型号为PCL-20，特性粘度范围1.75-2.25dl/g，来自山东增益生物科技有限公司；硅烷偶联剂为KH560；亚麻纤维：密度为1.45g·cm-3，拉伸强度为850MPa；大麻纤维：密度为1.48g·cm-3，拉伸强度为680MPa；棉纤维的平均长度为1-4mm，平均直径为2-10μ本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可生物降解的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)改性复合纤维的制备：将竹纤维、亚麻纤维、大麻纤维以及棉纤维按照质量比2-3:1:0.3-1:0.5-1混合，加入5-10％氢氧化钠水溶液中在90-95℃温度下，浸润2-3h，随后将溶液超声处理20-30min，将超声处理后复合纤维进行洗涤，烘干，将烘干后的复合纤维，分散于二甲基甲酰胺中，加入环氧氯丙烷，在110-120℃温度下，进行酯化，反应时间为6-8h，反应完毕后，进行反应物提纯，得改性复合纤维，将得到的反应物进行在空气气氛中进行辐照处理，得改性复合纤维；/n(2)改性增塑剂的制备：将淀粉、壳聚糖、羧甲基纤维素、半纤维素与透明质酸按照质量比为2-5:1-2:0.5-1:0.2-0.5:1-2混合，得混合物A，将所得的混合物A分散于二甲基甲酰胺中，加入脂肪酸酯，在60-80℃温度下反应，4-5h，反应完毕后，进行反应物提纯，得改性增塑剂；/n(3)按重量份计，将40-50份聚乳酸、10-20份聚酰胺、15-20份步骤(1)中得到的改性复合纤维、10-15份步骤(2)中得到的改性增塑剂、3-5份聚ε-己内酯、2-6份硅烷偶联剂、3-5份聚乙烯蜡以及10-20份白炭黑，加入密炼机中熔融混合，得可生物降解的复合材料。/n...
【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)改性复合纤维的制备：将竹纤维、亚麻纤维、大麻纤维以及棉纤维按照质量比2-3:1:0.3-1:0.5-1混合，加入5-10％氢氧化钠水溶液中在90-95℃温度下，浸润2-3h，随后将溶液超声处理20-30min，将超声处理后复合纤维进行洗涤，烘干，将烘干后的复合纤维，分散于二甲基甲酰胺中，加入环氧氯丙烷，在110-120℃温度下，进行酯化，反应时间为6-8h，反应完毕后，进行反应物提纯，得改性复合纤维，将得到的反应物进行在空气气氛中进行辐照处理，得改性复合纤维；
(2)改性增塑剂的制备：将淀粉、壳聚糖、羧甲基纤维素、半纤维素与透明质酸按照质量比为2-5:1-2:0.5-1:0.2-0.5:1-2混合，得混合物A，将所得的混合物A分散于二甲基甲酰胺中，加入脂肪酸酯，在60-80℃温度下反应，4-5h，反应完毕后，进行反应物提纯，得改性增塑剂；
(3)按重量份计，将40-50份聚乳酸、10-20份聚酰胺、15-20份步骤(1)中得到的改性复合纤维、10-15份步骤(2)中得到的改性增塑剂、3-5份聚ε-己内酯、2-6份硅烷偶联剂、3-5份聚乙烯蜡以及10-20份白炭黑，加入密炼机中熔融混合，得可生物降解的复合材料。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的复合材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中，所述脂肪酸酯为脂肪酸甲酯；所述混合物A与脂...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌传春，张艳，
申请(专利权)人：句容市飞达箱包有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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