一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法技术

一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，采用低压射频放电RF等离子体分别处理竹粉和/或PLA，所述竹粉的粒径为40目‑200目，竹粉粒径越小改性效果约明显；所述PLA为颗粒或者粉末状，挤出或注塑用PLA，PLA粒径越小改性效果约明显；处理过程为：将竹粉和/或PLA分别放入RF冷等离子体改性设备的反应腔中，开启设备激发产生等离子体；放电时先抽本底真空10Pa，然后通入气体放电产生等离子体，放电时真空度为50‑100Pa，气体流量为2‑3L/min，处理设定时间后将竹粉和/或PLA取出。本发明专利技术增加复合材料相容性，提高物理力学性能，操作简单、高效节能、绿色无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法
本专利技术属于复合材料制备
，专利分类号为B01J。本专利技术是利用等离子体表面改性技术对竹粉和PLA表面改性后制备竹粉/PLA复合材料，可增加复合材料相容性，提高物理力学性能的一种方法。
技术介绍
PLA，学名聚乳酸，是一种以可再生的植物资源(如玉米、大米等)为原料发酵成乳酸后经化学合成而制备的高分子材料。与传统的高分子塑料相比，PLA可经微生物最终分解为水和二氧化碳。因此，其制品不会对环境造成污染。PLA以其优异的制造加工性能(易挤出、吹塑和注塑成型)，同时具有较高的拉伸强度和弯曲强度，在倡导以“绿色低碳、美丽中国建设”等理念的当今必将成为具有广阔应用前景的绿色生物基高分子材料。但由于PLA的一些致命缺陷——价格高、耐热性差、抗冲击性低、结晶速率过慢，严重限制了其在更多领域的应用。为提高PLA的热变形温度、增强抗冲击韧性同时降低价格、扩大应用范围，研究学者们采用有机蒙脱土、天然植物纤维与PLA进行复合，制备复合材料。其中竹纤维因来源广泛、价格便宜、可再生等优势受到研究学者们的青睐。当亲水性的竹粉与疏水性的PLA复合时，二者之间的界面作用力大大减弱，两者相容性很差，影响到复合材料的物理力学性能。因此，竹粉与PLA复合后，其界面相容性一直是困扰工业化生产的关键技术问题。为提高两者的界面粘结性能和复合材料的机械强度，必须对材料表面进行改性。常用的改性方法有热处理、添加偶联剂、化学碱液处理、接枝共聚等。虽然采用常用的改性方法如热处理、添加偶联剂、化学碱液处理、接枝共聚等技术路线已被众多研究者证明可对竹纤维和PLA的表面改性，一定程度增强复合材料界面相容性，但改性过程中仍存在如下问题。第一，改性效果有限(改性后的物理力学性能尤其冲击韧性很难达到优良水平)，并不能从根本上解决两者之间的界面相容性；第二，改性过程中使用的一些化学试剂(如马来酸酐、丙酮等)会造成环境污染同时降低材料本身的生物降解性，不符合绿色发展的要求。因此，发展一条便捷、普适、清洁、绿色无污染的竹粉和PLA表面改性方法，并能从根本上解决两者之间的界面相容性，在倡导“杜绝浪费，提高资源利用，创造节约型社会”等理念的当今，对竹粉/PLA复合材料的制造及推广应用至关重要。
技术实现思路
为了克服已有技术的不足，本专利技术提供了一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，利用等离子体表面改性技术对竹粉和PLA分别进行改性或者对竹粉/PLA共混物表面改性后制备竹粉/PLA复合材料，增加复合材料相容性，提高物理力学性能的一种方法，此方法操作简单、高效节能、绿色无污染。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，采用低压射频放电RF等离子体分别处理竹粉和/或PLA，所述竹粉的粒径为40目-200目，竹粉粒径越小改性效果约明显；所述PLA为颗粒或者粉末状，挤出或注塑用PLA，PLA粒径越小改性效果约明显；处理过程为：将竹粉和/或PLA分别放入RF冷等离子体改性设备的反应腔中，开启设备激发产生等离子体；放电时先抽本底真空10Pa，然后通入气体放电产生等离子体，放电时真空度为50-100Pa，气体流量为2-3L/min，处理设定时间后将竹粉和/或PLA取出。进一步，所述低压射频放电RF等离子体的处理工作气体：N2，O2，空气中的一种；处理功率：50W-600W，处理时间：60s-900s。考虑到等离子体改性的时效性，竹粉和/或PLA经等离子体处理后应立即进行下一步处理。本专利技术提供的增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，主要通过低压射频放电(RF)等离子体分别处理竹粉、PLA表面或竹粉/PLA混合物，将处理后的竹粉、PLA或竹粉/PLA混合物按照常规木塑复合材料工序复合制备复合材料，如此，可增加复合材料相容性，提高物理力学性能，且此方法操作简单、高效节能、绿色无污染。本专利技术的有益效果主要表现在：用该方法对竹粉、PLA或对竹粉/PLA混合物进行预处理后再共混制备竹粉/PLA复合材料，可增加复合材料相容性，提高物理力学性能，且此方法操作简单、高效节能、绿色无污染。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。实施例1一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，采用低压射频放电RF等离子体分别处理竹粉、PLA，所述竹粉的粒径为40目-200目，竹粉粒径越小改性效果约明显；所述PLA为颗粒或者粉末状，挤出或注塑用PLA，PLA粒径越小改性效果约明显；所述低压射频放电RF等离子体的处理工作气体：N2，O2，空气中的一种；处理功率：50W-600W，处理时间：60s-900s。处理过程为：将竹粉、PLA分别放入RF冷等离子体改性设备的反应腔中，开启设备激发产生等离子体；放电时先抽本底真空10Pa，然后通入气体放电产生等离子体，放电时真空度为50-100Pa，气体流量为2-3L/min，处理设定时间后将竹粉和/或PLA取出。本实施例中，RF等离子体设备为中科院微电子研究研制的HD-1B型等离子体设备，工作气体选择N2；竹粉选择市购100目的竹粉；PLA选择粒状的美国Natureworks公司生产的2003D型PLA。RF等离子体处理竹粉、PLA：将一定量的竹粉、PLA放入RF等离子体反应腔中，先抽本底真空10Pa，设置处理功率500W，打开反应气体N2瓶阀门设置气体流量2L/min，并开启放电开关激发产生氮等离子体。反应腔中的氮等离子体将对竹粉、PLA表面进行改性处理，处理300s时关掉放电开关，并拧紧反应气体N2瓶阀门，同时打开反应腔阀门放气，待反应腔内部压力与外部压力平衡时，取出竹粉、PLA，改性处理结束。RF等离子体处理时，若处理功率增加，则处理时间相应减少。考虑到等离子体改性后的时效性，改性后的竹粉和PLA应立即按照一定配比共混熔融造粒，时间间隔越短越好。经等离子体改性后的竹粉/PLA复合材料的相容性明显增加，物理力学性能提高，其中熔融指数可提高20-40％，冲击韧性提高10-30％。实施例2一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，采用低压射频放电RF等离子体分别处理竹粉/PLA混合物，所述竹粉的粒径为40目-200目，竹粉粒径越小改性效果约明显；所述PLA为颗粒或者粉末状，挤出或注塑用PLA，PLA粒径越小改性效果约明显；所述低压射频放电RF等离子体的处理工作气体：N2，O2，空气中的一种；处理功率：50W-600W，处理时间：60s-900s。处理过程为：将竹粉/PLA混合物分别放入RF冷等离子体改性设备的反应腔中，开启设备激发产生等离子体；放电时先抽本底真空10Pa，然后通入气体放电产生等离子体，放电时真空度为50-100Pa，气体流量为2-3L/min，处理设定时间后将竹粉/PLA混合物取出。本实施例竹粉选择市购100目的竹粉；PLA选择粒状的美国Natureworks公司生产的2003D型PLA。首先竹粉和PLA按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，其特征在于，采用低压射频放电RF等离子体分别处理竹粉和/或PLA，所述竹粉的粒径为40目-200目，所述PLA为颗粒或者粉末状；/n处理过程为：将竹粉和/或PLA分别放入RF冷等离子体改性设备的反应腔中，开启设备激发产生等离子体；放电时先抽本底真空10Pa，然后通入气体放电产生等离子体，放电时真空度为50-100Pa，气体流量为2-3L/min，处理设定时间后将竹粉和/或PLA取出。/n

【技术特征摘要】
1.一种增加竹粉/PLA复合材料相容性的方法，其特征在于，采用低压射频放电RF等离子体分别处理竹粉和/或PLA，所述竹粉的粒径为40目-200目，所述PLA为颗粒或者粉末状；
处理过程为：将竹粉和/或PLA分别放入RF冷等离子体改性设备的反应腔中，开启设备激发产生等离子体；放电时先抽本底真空10Pa，然后通入气体放电产生等...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪艳，李琴，袁少飞，张建，杨思倩，
申请(专利权)人：浙江省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33