一种耐磨高强聚乳酸纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨高强聚乳酸纤维及其制备方法。本发明专利技术先将木粉经过苄基化水热处理后得到改性木粉，在聚乳酸链段上同时接枝马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油脂，合成具有双活性基团的共接枝聚乳酸，再将共接枝聚乳酸和改性木粉混合，制得木粉聚乳酸复合物，将木粉聚乳酸复合物通过减压共聚开环反应接枝在剑麻纤维上，制得改性纤维，用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面修饰后，采用母粒熔融纺丝方法将修饰后的纳米二氧化硅引入改性纤维中，制备出耐热性良好复合纤维，将丝素蛋白和复合纤维混合结合成耐磨高强聚乳酸纤维。本发明专利技术制备的耐磨高强聚乳酸纤维具有可降解、吸水、高强韧的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨高强聚乳酸纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体为一种耐磨高强聚乳酸纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维素和聚乳酸均是自然界中可再生并且可降解的高分子，纤维素可以作为增强材料提高聚乳酸的机械性能，同时纳米纤维素又具有成本低、密度低、容易分离等优点，聚乳酸纤维还能在自然环境中降解为二氧化碳和水，不会造成环境污染，还能够降低对石油基材料的依赖，保护自然环境。
[0003]本专利技术制备的耐磨高强聚乳酸纤维不仅具有耐磨、高强韧的效果，当其应用在防护服上时，还能有效吸收长时间穿着产生的水雾气，达到干燥的效果，并且可降解能力较强，减轻环境污染，具有环保意识。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耐磨高强聚乳酸纤维及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种耐磨高强聚乳酸纤维，按重量份数计，主要包括：
[0006]60～80份木粉聚乳酸复合物、60～80份剑麻纤维、20～30份修饰纳米二氧化硅、30～40份丝素蛋白。
[0007]进一步的，所述木粉聚乳酸复合物包括改性木粉、共接枝聚乳酸。
[0008]进一步的，所述改性木粉是由脱脂杉木粉和氢氧化钠混合膨胀后，加入氯化苄和甲苯制得。
[0009]进一步的，所述共接枝聚乳酸是由马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二异丙苯溶于丙酮中，再与聚乳酸混合混炼制得。
[0010]进一步的，所述修饰纳米二氧化硅是由硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面修饰后制得；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。
[0011]进一步的，一种耐磨高强聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
[0012](1)改性木粉的制备：将脱脂杉木粉和氢氧化钠混合膨胀后，加入氯化苄和甲苯，经加热搅拌、冷却、抽滤、洗涤、烘干后制得；
[0013](2)共接枝聚乳酸的制备：将马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二异丙苯溶于丙酮中，再与聚乳酸混合混炼制得；
[0014](3)改性纤维的制备：将改性木粉和共接枝聚乳酸混合后，得木粉聚乳酸复合物，用木粉聚乳酸复合物对经过碱处理的剑麻纤维进行接枝反应制得改性纤维。
[0015](4)耐磨高强聚乳酸纤维的制备：将硅氧烷偶联剂修饰后的纳米二氧化硅和改性纤维混合后制得复合纤维，再通过搅拌混合将丝素蛋白和复合纤维制得成耐磨高强聚乳酸
纤维。
[0016]进一步的，上述步骤(1)中改性木粉的制备方法为：将干杉木粉过20目筛子，以按质量比1:1的苯和乙醇混合溶液为溶剂，加入溶剂质量0.5～0.7倍的干杉木粉，在索氏提取器中回流5～6h，再用蒸馏水提取5～6h，抽干后，在70～80℃的鼓风干燥箱中干燥10～12h，得到脱脂杉木粉，将脱脂杉木粉和质量分数为10％的氢氧化钠水溶液按质量比1:4～1:6混合搅拌均匀，让其膨胀20～30min，加入脱脂杉木粉质量4～6倍的氯化苄和脱脂杉木粉质量3～4倍的甲苯，在100～110℃的油浴中加热搅拌至均匀，冷却并加入脱脂杉木粉质量1～2倍的水进行抽滤，抽滤后用脱脂杉木粉质量2～3倍的质量分数为50％的乙醇洗涤1～2次，再用脱脂杉木粉质量3～5倍的水再次洗涤1～2次，最后用脱脂杉木粉质量2～3倍的质量分数为95％的乙醇洗涤1～2次，在50～60℃下干燥至恒重，制得改性木粉。
[0017]进一步的，上述步骤(2)中共接枝聚乳酸的制备方法为：将马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二异丙苯按质量比2:2:1～5:5:2溶于马来酸酐质量0.3～0.5倍的质量分数为80％的丙酮溶液中，加入马来酸酐质量2～3倍的聚乳酸混合均匀，静置，待丙酮挥发后再经转矩流变仪密炼头混炼均匀，混炼条件为：混炼头温度170～180℃，转速为45r/min，时间为8～10min，混炼后冷却制得共接枝聚乳酸。
[0018]进一步的，上述步骤(3)中改性纤维的制备方法为：将改性木粉和共接枝聚乳酸按质量比1:2～1:4混合均匀后，得木粉聚乳酸复合物，备用；将剑麻纤维用蒸馏水洗净后，浸泡在剑麻纤维质量2～3倍的质量分数为10％的氢氧化钠溶液里，按200r/min转速不断搅拌2～3h，用冰醋酸调节溶液的pH值至5～6，并用蒸馏水清洗剑麻纤维至洗液中性，将风干后的剑麻纤维放在真空干燥箱中干燥，干燥温度为40～50℃，干燥时间为4～5h，在四口烧瓶中加入甲苯和甲苯质量0.2～0.3倍的氯化钙，加热升温至100～115℃，使甲苯沸腾回流20～30min，加入甲苯质量1～2倍的剑麻纤维和甲苯质量2～3倍的木粉聚乳酸复合物，在氮气氛围中，升温至120～130℃，加入甲苯质量0.2～0.3倍的辛酸亚锡催化剂，搅拌反应1～2h，在冷水浴中降温后结束反应，取出纤维，抽滤并在真空干燥箱中于40～50℃下干燥4～5h，制得改性纤维。
[0019]进一步的，上述步骤(4)中耐磨高强聚乳酸纤维的制备方法为：将纳米二氧化硅在120～130℃的真空干燥箱中烘3～4h，称取纳米二氧化硅质量2～3倍的硅氧烷偶联剂，加入纳米二氧化硅质量0.3～0.5倍的无水乙醇，用0.1mol/L的盐酸调节溶液pH值为5～6，在60～70℃下恒温水浴锅中预水解20～30min，得水解溶液，将干燥后纳米二氧化硅和水解溶液按质量比1:2～1:3混合，在25～30℃下的功率为70％超声振荡1～2h，振荡后放入电热鼓风干燥箱中80～90℃下烘干，再放入40～50℃的真空干燥箱中干燥3～4h，取出经球磨仪按200r/min研磨1～2h，制得修饰纳米二氧化硅，备用；将双辊开炼机前辊温度升至180～200℃，后辊温度为160～180℃，预热0.5～1h，将改性纤维和修饰纳米二氧化硅按质量比4:1～8:1在双辊开炼机上进行熔融共混3～5min，制得复合纤维，再将复合纤维和丝素蛋白按质量比2:3～5:3混合，加入复合纤维质量0.5～0.7倍的质量分数为5％的氯化钙和复合纤维质量0.5～0.7倍的质量分数为98％的甲酸的混合液，继续混合搅拌1～2h后，抽滤，于40～50℃下的真空干燥箱中干燥4～5h，制得耐磨高强聚乳酸纤维。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0021]本专利技术将木粉经过苄基化水热处理后与接枝了马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油脂
的共接枝聚乳酸混合，制得木粉聚乳酸复合物，将其接枝在剑麻纤维上得改性纤维，将修饰后的纳米二氧化硅引入改性纤维中，制得复合纤维，采用交替电纺将丝素蛋白和复合纤维结合成耐磨高强聚乳酸纤维。
[0022]改性木粉结晶区羟基之间的氢键被削弱，使改性木粉纤维分子的取向性提高，改性木粉纤维上的羟基暴露，增强材料的吸水率的同时能提高金属离子的络合能力，并且一部分木粉表面的羟基氢被苄基取代，使纤维壁上的孔膜破裂，纤维壁松弛，当应用在防护服上时吸收水雾气的时候，水分子渗入改性木粉内部，打开闭塞、塌陷的通道，扩大孔径，产生更多的微孔，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨高强聚乳酸纤维，其特征在于，按重量份数计，主要包括60～80份木粉聚乳酸复合物、60～80份剑麻纤维、20～30份修饰纳米二氧化硅、30～40份丝素蛋白。2.根据权利要求1所述的一种耐磨高强聚乳酸纤维，其特征在于，所述木粉聚乳酸复合物包括改性木粉、共接枝聚乳酸。3.根据权利要求2所述的一种耐磨高强聚乳酸纤维，其特征在于，所述改性木粉是由脱脂杉木粉和氢氧化钠混合膨胀后，加入氯化苄和甲苯制得。4.根据权利要求3所述的一种耐磨高强聚乳酸纤维，其特征在于，所述共接枝聚乳酸是由马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二异丙苯溶于丙酮中，再与聚乳酸混合混炼制得。5.根据权利要求4所述的一种耐磨高强聚乳酸纤维，其特征在于，所述修饰纳米二氧化硅是由硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面修饰后制得；所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。6.一种耐磨高强聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：(1)改性木粉的制备：将脱脂杉木粉和氢氧化钠混合膨胀后，加入氯化苄和甲苯，经加热搅拌、冷却、抽滤、洗涤、烘干后制得；(2)共接枝聚乳酸的制备：将马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化二异丙苯溶于丙酮中，再与聚乳酸混合混炼制得；(3)改性纤维的制备：将改性木粉和共接枝聚乳酸混合后，得木粉聚乳酸复合物，用木粉聚乳酸复合物对经过碱处理的剑麻纤维进行接枝反应制得改性纤维。(4)耐磨高强聚乳酸纤维的制备：将硅氧烷偶联剂修饰后的纳米二氧化硅和改性纤维混合后制得复合纤维，再通过搅拌混合将丝素蛋白和复合纤维制得成耐磨高强聚乳酸纤维。7.根据权利要求6所述的一种耐磨高强聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中改性木粉的制备方法为：将干杉木粉过20目筛子，以按质量比1:1的苯和乙醇混合溶液为溶剂，加入溶剂质量0.5～0.7倍的干杉木粉，在索氏提取器中回流5～6h，再用蒸馏水提取5～6h，抽干后，在70～80℃的鼓风干燥箱中干燥10～12h，得到脱脂杉木粉，将脱脂杉木粉和质量分数为10％的氢氧化钠水溶液按质量比1:4～1:6混合搅拌均匀，让其膨胀20～30min，加入脱脂杉木粉质量4～6倍的氯化苄和脱脂杉木粉质量3～4倍的甲苯，在100～110℃的油浴中加热搅拌至均匀，冷却并加入脱脂杉木粉质量1～2倍的水进行抽滤，抽滤后用脱脂杉木粉质量2～3倍的质量分数为50％的乙醇洗涤1～2次，再用脱脂杉木粉质量3～5倍的水再次洗涤1～2次，最后用脱脂杉木粉质量2～3倍的质量分数为95％的乙醇洗涤1～2次，在50～60℃下干燥至恒重，制得改性木粉。8.根据权利要求6所述的一种耐磨高强聚乳酸纤维的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中共接枝聚乳酸的制备方法为：将马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄安妮，
申请(专利权)人：黄安妮，
类型：发明
国别省市：