一种复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料，该复合材料的配方由聚乳酸、秸秆纤维粉、偶联剂、热稳定剂和加工助剂组成，本发明专利技术以聚乳酸为基体，以秸秆纤维为增强剂，通过对秸秆纤维表面进行改性，提高其与基体的相容性，然后通过共混、熔融挤出，造粒等加工工艺制造出聚乳酸和秸秆纤维复合材料。本发明专利技术的复合材料具有密度较低、能够完全降解的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，公开了一种聚乳酸与秸秆纤维复合材料及其制备方法。
技术介绍
在自然资源日渐缺乏的今天，充分利用生物材料资源的潜力，发挥生物材料独特 的功能和特性，开发其新的应用领域，是当今社会的一个研究热点。现有技术中存在各种各 样的复合材料，汽车等产品上一般都会用到复合材料，聚乳酸(PLA)复合材料是其中的一 种，其存在密度高、不可全降解的缺点。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种密度较低、能够完全 降解的全再生全降解的高性能轻质复合材料。 本专利技术实施例的另一个目的是提供复合材料的制备方法。 为了实现上述目的本专利技术实施例采取的技术方案是一种复合材料，该复合材料的配方由以下重量百分含量的组分组成 聚乳酸 45 94.4% 秸秆纤维粉 5 40% 偶联剂 0. 2 5% 热稳定剂 0. 2 5% 加工助剂 0. 2 5%。 本专利技术提供优选的方案是一种复合材料，该复合材料的配方由以下重量百分含 量的组分组成 聚乳酸 60 85% 秸秆纤维粉 15 30% 偶联剂 1 4% 热稳定剂 1 4% 加工助剂 1 4%。 所述的秸秆纤维粉的粒径为30-1500目；所述秸秆纤维粉选自谷物秸秆粉、麦类秸秆粉、黍类秸秆粉、甘蔗秆粉和草本类秸秆粉中的一种或者两种以上。 所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯类偶联剂、镁类偶联剂、有机锡类偶联剂和锆类偶联剂中的一种或者两种以上。 所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570 中的一种或者两种以上；所述钛酸酯类偶联剂选自HW-102、HW-201、HW-311、HW-801中的一 种或者两种以上。 所述的热稳定剂选自烷基化单酚、烷基化多酚、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯(TPP)、 季戌四醇酯(1010)、 (2，4-二叔丁基苯 基)亚磷酸酯(168)、碱金属、碱土金属的硅酸盐、位阻酚、位阻胺和羟基苯并三唑中的一种 或者两种以上。 所述的加工助剂为润滑剂和分散剂的混合物；所述润滑剂选自脂肪酸盐和脂肪酸 酰胺中的一种或者两种以上。加工助剂在加工和成型时能有效改善各组分分散性、减少有害磨擦。 所述的润滑剂选自石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑 双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)中的一种或者两种以上。 本专利技术提供的另一个技术方案是一种复合材料的制备方法，包括以下的步骤 (1)将秸秆粉碎得到秸秆纤维粉； (2)给秸秆纤维粉中加入偶联剂进行搅拌、混合，将混合物在60 IO(TC下进行烘 干，得到改性秸秆纤维粉； (3)将聚乳酸、改性秸秆纤维粉、热稳定剂和加工助剂置于高速混合机中，在转速 为500 2000rpm，常温下混合30 1000秒，摩擦升温不得高于80°C ; (4)将混合好的原料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，经 熔融挤出、造粒后得到复合材料；所述双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度为140 200°C ;所述双螺杆挤出机的螺杆转速100-250rpm。 乳酸聚合物，又称聚乳酸；简称PLA ;其主要是以农业经济作物(玉米、小麦、木 薯等)的发酵产物乳酸为基本原料制备得来的一种环境友好材料。所以聚乳酸在很多领域 被认为是最具潜力和最有前途的可再生可降解高分子材料，是理想的绿色高分子材料。PLA 有很多的应用，可以在挤出、注塑、拉膜、纺丝等多领域应用，目前主要用于服装(内衣、外 衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。 秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉 花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。我国对作物秸秆的利用有悠久的历史，从 前由于农业生产水平低、产量低，所以秸秆数量少，秸秆除少量用于喂养牲畜，部分用于堆 沤肥外，大部分都作燃料烧掉。秸秆是高效、长远的轻工、纺织和建材原料，既可以部分代替 砖、木等材料，还可有效保护耕地和森林资源。秸秆墙板的保温性、装饰性和耐久性均属上 乘，现已将"秸秆板"当作木板和瓷砖的替代品广泛应用于建筑行业。此外，经过技术方法 处理加工秸秆还可以制造人造丝和人造棉，生产糠醛、饴糖、酒和木糖醇，加工纤维板等。 本专利技术实施例的有益效果是 —、本专利技术的复合材料的密度低，应用在汽车等产品上能够大大减轻产品重量，有 利于产品的轻型化； 二、本专利技术的复合材料在降解时，其中的植物秸秆纤维粉可以在自然界先发生降 解，生成蜂窝状结构，增大复合材料降解的比表面积，加速剩余成分的降解，减轻自然环境 的负担，具有环保效果； 三、本专利技术的复合材料制备方法简单，易于操作； 四、利用自然界中大量存在的植物秸秆作为原材料，使得本专利技术产品生产成本非 常低廉。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。 实施例1 按照下列重量称取原料(千克) 聚乳酸45，稻草秸秆纤维粉:40，硅烷偶联剂KH-550 :5， TPP :2,1010 :1，168 :2， EBS :2，白矿油3。 制备方法如下 (1)将稻草秸秆粉碎得到40千克稻草秸秆纤维粉，稻草秸秆纤维粉的粒径为100 目； (2)给稻草秸秆纤维粉中加入5千克硅烷偶联剂KH-550进行充分搅拌、混合，搅拌 300秒，将混合物在8(TC下进行烘干，烘干时间为2小时，得到改性稻草秸秆纤维粉； (3)将40千克聚乳酸、改性稻草秸秆纤维粉、2千克TPP、1千克1010、2千克168、 2千克EBS和3千克白矿油置于高速混合机中，在转速为1500rpm下常温混合300秒，摩擦 升温不得高于8(TC ; (4)将混合好的原料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，经 熔融挤出、造粒后得到复合材料；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150rpm，本实施例中，所 述的双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度为，一区16(TC，二区17(TC，三区175t:，四 区17(TC。本实施例方法中，所述的造粒采用分散能力较强的螺杆组合进行。 实施例2 按照下列重量称取原料(千克) 聚乳酸94. 4，麦子秸秆纤维粉5，二苯甲基基钛酸酯0. 1，四硫化双三乙氧基丙 硅烷O. 1,1010 :0. 2，石蜡0. 2。 制备方法如下 (1)将麦子秸秆粉碎得到5千克麦子秸秆纤维粉，麦子秸秆纤维粉的粒径为1000 目； (2)给麦子秸秆纤维粉中加入0. 1千克二苯甲基基钛酸酯和0. 1千克四硫化双三 乙氧基丙硅烷进行充分搅拌、混合，搅拌400秒，将混合物在IO(TC下进行烘干，烘干时间为 1小时，得到改性麦子秸秆纤维粉； (3)将94. 4千克聚乳酸、改性麦子秸秆纤维粉、0. 2千克1010和0. 2千克置于高速混合机中，在转速为2000rpm下常温混合50秒，摩擦升温不得高于80°C ; (4)将混合好的原料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，经熔融挤出、造粒后得到复合材料；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200rpm，本实施例中，所述的双螺杆挤出机从喂料口到模头各区的温度为，一区15(TC，二区16(TC，三区18(TC，四区180°C。 实施例3 按照下列重量称取原料(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，其特征在于：该复合材料的配方由以下重量百分含量的组分组成：　　聚乳酸　４５～９４．４％　　秸秆纤维粉　５～４０％　　偶联剂　０．２～５％　　热稳定剂　０．２～５％　　加工助剂　０．２～５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐少俊，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]