一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料及其制备方法技术

一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料及其制备方法，复合材料的原料包括：PLA 20~70份；PLA

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解复合材料，具体涉及一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，传统石油基塑料早已遍布我们的日常生活中，石油基材料作为不可再生资源被过度开发，全球能源危机形势愈发严峻。全球各国对生态环境的日益重视，生物降解材料作为新型环保材料开始收到广泛关注。
[0003]聚乳酸(PLA)是一种纯天然的生物基材料，由富含淀粉的作物经过发酵、提纯、聚合等步骤得到的高分子材料，同样，竹粉纤维也是自然界储存量最为丰富的高分子材料之一，若能将生物降解材料和竹粉材料结合起来，既能发挥生物降解材料的环保优势，又可以使大量的木质资源得到充分的利用。
[0004]聚乳酸(PLA)材料具有硬度高，易加工，良好的生物相容性等优点，但目前PLA材料相较于传统塑料价格仍较高。竹粉具有来源广和成本低等特点，是填料中唯一的天然高分子材料。若将PLA与竹粉进行复合改性，维持PLA特性的同时将大幅降低材料成本，竹粉主要组成成分是纤维素，纤维素结构单元中含有大量的极性羟基使得材料吸水性较强，同时竹粉在加工过程中存在与树脂基体存在相容性差的问题。
[0005]CN112920573A公开了一种聚乳酸透明吸管的制备方法，该专利技术使用硅灰石粉、滑石粉、石灰石和甲基纤维素混合后浸渍碱化，再经过氧化、高温聚合后冷却、清洗、烧结，冷却的增塑剂微粒后称取竹纤维、农作物秸秆和铝钛偶联剂，在去离子水下浸泡，再经过滤、干燥，得改性纤维，将聚乳酸和聚乙烯混合物加入到开炼机中，再将制备的增塑剂微粒、改性纤维以及适量透明剂、抗菌剂混合加入开炼机中，得到共混物料经过挤出机挤出，得到具有更高的韧性和强度，便于携带，使用安全方便的材料，但该专利技术中增塑剂组份后续存在迁移析出问题。
[0006]CN114031911A公开了一种可降解的生物基薄膜材料及其制备方法，所述生物基薄膜材料由以下重量份的原料制成：聚乳酸、右旋糖酐、秸秆纤维、改性支链淀粉、丝素蛋白、磷酸二氢铵、海藻酸钠、聚乙二醇、乙基香草醛、偶联剂、增塑剂、抗菌剂等材料进行共混挤出得到改性粒子。本专利技术公开的复合生物基材料的原料易得，绿色环保，可降解性能好，但该成分体系较为复杂，不利于工业化生产，同时淀粉填充吸水性较强，后期存在吸水导致性能衰减过快风险。
[0007]CN111808406B公开了一种可简易操作低温加工保持纤维原色的耐热植物纤维PLA复合物及其制备方法。其由PLA，PBS，增塑剂，植物纤维，偶联剂
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乙醇溶液，抗氧剂，润滑剂制备得到，偶联剂
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乙醇溶液，为偶联剂和乙醇溶液按质量比1:6复配，搅拌均匀后在常温下密封1h得到。所述耐热植物纤维PLA的复合物具有低温加工保持纤维原色的功效，但填充较低，成本较高，不利于推广使用。
[0008]因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本专利技术所要研究解决的课题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料及其制备方法。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0011]一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料，其原料包括以下质量分数的组份：
[0012]PLA 20～70份；
[0013]PLA
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g
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MAH 1.0～20份；
[0014]改性竹粉10～30份；
[0015]抗氧剂0.2～1份；
[0016]润滑剂0.1～2份；
[0017]相容剂0.1～8份；
[0018]偶联剂0.1～3份；
[0019]端基硅烷改性聚醚0.1～5份。
[0020]进一步的技术方案，其原料优选以下质量分数的组份：
[0021]PLA 35～65份；
[0022]PLA
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g
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MAH 10～20份；
[0023]改性竹粉20～30份；
[0024]抗氧剂0.3～0.5份；
[0025]润滑剂0.5～1份；
[0026]相容剂5～8份；
[0027]偶联剂1～3份；
[0028]端基硅烷改性聚醚1～3份。
[0029]进一步的技术方案，所述PLA为PLA树脂，熔融指数≤10g/10min(190℃，2.16kg)。可选自：道达尔公司的LX175、LX575，Natural works公司的4032D，3052D,浙江海正公司的REVODE110、REVODE190中的一种或多种。
[0030]进一步的技术方案，所述PLA
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g
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MAH的制备方法如下：
[0031]PLA按100份计，先将3份的马来酸酐(MAH)与0.3份的过氧化二异丙苯(DCP)溶于20ml的乙醇中，溶解完毕后将溶液倒入聚乳酸中，混合均匀待乙醇挥发，加到密炼机中进行密炼共混，密炼机温度设置为170℃，密炼时间5分钟，密炼结束后通过单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出机的一区到机头温度分别设置为130℃、145℃、165℃、160℃、150℃；最后将粒子放置到真空烘箱中以60℃干燥24h，得到PLA
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g
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MAH。
[0032]进一步的技术方案，所述改性竹粉的制备方法如下：
[0033]首先称取500g烘干的竹粉，竹粉目数为40
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200目；然后将竹粉加入到盛有质量分数为12％的NaOH溶液中，加热搅拌6个小时充分反应后，将碱化后的竹粉用布氏漏斗抽滤5次，最后将碱处理的木纤维放到真空干燥箱中以40℃真空干燥12h，得到碱处理后的改性竹粉。
[0034]进一步的技术方案，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂，选自抗氧剂1010、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的一种或几种。
[0035]进一步的技术方案，所述润滑剂为硅酮、硬脂酸、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺类及其衍生物中的一种或多种。
[0036]进一步的技术方案，所述相容剂为环氧类相容剂，选自乙烯丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(EBA
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GMA)、聚氧化乙烯(PEO)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)中的一种或多种。
[0037]进一步的技术方案，所述偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ
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(2，3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或多种。
[0038]进一步的技术方案，所述端基硅烷改性聚醚为硅烷偶联剂改性聚醚，制备方法如下：
[0039]将0.01mol的端烯丙基聚氧化丙烯醚与0.05mol甲基氢二氯硅烷在氯铂酸催化下于88～98℃下进行硅氢化反应3～5h，随后与甲醇
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料，其特征在于：其原料包括以下质量分数的组份：PLA 20~70份；PLA
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MAH 1.0~20份；改性竹粉 10~30份；抗氧剂 0.2~1份；润滑剂 0.1~2份；相容剂 0.1~8份；偶联剂 0.1~3份；端基硅烷改性聚醚 0.1~5份。2.根据权利要求1所述的一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料，其特征在于：所述PLA为PLA树脂，熔融指数≤10g/10min（190℃，2.16kg）。3.根据权利要求1所述的一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料，其特征在于：所述PLA
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MAH的制备方法如下：PLA按100份计，先将3份的马来酸酐与0.3份的过氧化二异丙苯溶于30ml的乙醇中，溶解完毕后将溶液倒入聚乳酸中，混合均匀待乙醇挥发，加到密炼机中进行密炼共混，密炼机温度设置为170℃，密炼时间5分钟，密炼结束后通过单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出机的一区到机头温度分别设置为130℃、145℃、165℃、160℃、150℃；最后将粒子放置到真空烘箱中以60℃干燥24h，得到PLA
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MAH。4.根据权利要求1所述的一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料，其特征在于：所述改性竹粉的制备方法如下：首先称取500g烘干的竹粉，竹粉目数为40
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200目；然后将竹粉加入到盛有质量分数为12%的NaOH溶液中，加热搅拌6个小时充分反应后，将碱化后的竹粉用布氏漏斗抽滤5次，最后将碱处理的木纤维放到真空干燥箱中以40℃真空干燥12h，得到碱处理后的改性竹粉。5.根据权利要求1所述的一种疏水性高竹粉填充生物降解复合材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁雷，张文晶，费楚然，杨柬，夏艺玮，
申请(专利权)人：中广核高新核材科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：