[发明专利]一种利用天然植物纤维与聚乳酸制备高强复合材料方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制造领域，具体是一种利用天然植物纤维与聚乳酸复合制造高强复合材料的方法。

背景技术

天然植物纤维具有长径比大、强度比高、密度低、价廉、可再生和可生物降解等优点，可与聚乳酸等可降解塑料复合制备可生物降解复合材料。

目前，天然植物纤维与聚乳酸复合制备复合材料主要方法有模压成型、注射成型及挤出成型等。无论是哪种成型方式，在复合材料成型前均需要进行加热混炼并破碎造粒以提高天然植物纤维与聚乳酸复合均匀性，同时还需要添加一定量的偶联剂以改善天然植物纤维与聚乳酸界面相容性。但是，在加热混炼过程中聚乳酸因加热会出现一定程度的降解，同时，混炼过程中因天然植物纤维与聚乳酸反复摩擦容易造成天然植物纤维的断裂，进而影响复合材料的力学性能。另外，添加偶联剂会一定程度上增加材料制造成本。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种利用天然植物纤维与聚乳酸复合制造高强复合材料的方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种利用天然植物纤维与聚乳酸复合制造高强复合材料的方法，在复合材料制备前先将聚乳酸放入二氯甲烷溶剂中使聚乳酸充分溶解，然后将天然植物纤维放到聚乳酸的二氯甲烷溶液中浸泡10分钟，使液态聚乳酸溶液通过天然植物纤维的表面孔隙以及细胞壁纹孔等途径进入纤维内部。然后，采用泵抽吸的方法使二氯甲烷快速挥发并冷凝回收再利用，留下的天然植物纤维和聚乳酸混合物放入烘箱在80℃条件下干燥4小时后送入破碎机进行破碎造粒。造粒后可采用常规的成型方法制备天然植物纤维/聚乳酸复合材料。

其具体方法如下：

（1）将聚乳酸倒入装有二氯甲烷的容器中，搅拌使其完全溶解；

（2）将聚乳酸二氯甲烷溶液装入带有回收装置的容器中使其完全溶解，然后将天然植物纤维加入容器中，使天然植物纤维完全浸没于聚乳酸的二氯甲烷溶液中10分钟；

（3）启动气泵将极易挥发的二氯甲烷快速冷凝回收再利用；

（4）取出剩余的天然植物纤维与聚乳酸块状混合物，送入烘箱在80℃条件下干燥4小时后利用破碎机进行破碎造粒；

（5）采用常规成型方法制备高强天然植物纤维/聚乳酸复合材料。

在上述过程中的步骤（2）中，天然植物纤维与聚乳酸的二氯甲烷溶液重量比为1:20。

有益效果：利用本发明聚乳酸液化后可以深度进入天然植物纤维内部并形成交联状聚乳酸结构，复合材料成型后天然植物纤维内部的聚乳酸可以与包覆在纤维外部的聚乳酸能够连成一体，可以有更效传递外界应力，进而提高复合材料力学性能。因此，复合材料制造过程无需添加偶联剂，即可制备高性能天然植物纤维/聚乳酸复合材料。

具体实施方式

下面举实例对本发明进行详细描述。

实施例一：

1、将500g的聚乳酸倒入装有9500g的二氯甲烷的圆底烧瓶中，将烧瓶密封并搅拌，使聚乳酸完全溶解到二氯甲烷中为止（搅拌处理时保持关闭状态）。

2、将搅拌好的混合溶液装入带有回收装置的容器中，然后将500g天然植物纤维加入容器中，使天然植物纤维完全浸没于聚乳酸二氯甲烷溶液中并静置10分钟。

3、启动气泵将极易挥发的二氯甲烷快速冷凝回收再利用。

4、取出剩余的天然植物纤维与聚乳酸块状混合物，送入烘箱在80℃条件下干燥4小时后利用破碎机进行破碎造粒。

在实施例中，天然植物纤维取出后可直接用于采用常规成型方法制备高强天然植物纤维/聚乳酸复合材料。

实施例二：

1、将600g的聚乳酸倒入装有7400g的二氯甲烷的的圆底烧瓶中，将烧瓶密封并搅拌，使聚乳酸完全溶解到二氯甲烷中为止（搅拌处理时保持关闭状态）。

2、将搅拌好的混合溶液装入带有回收装置的容器中，然后将400g天然植物纤维加入容器中，使天然植物纤维完全浸没于聚乳酸二氯甲烷溶液中并静置10分钟。

3、启动气泵将极易挥发的二氯甲烷快速冷凝回收再利用。

4、取出剩余的天然植物纤维与聚乳酸块状混合物，送入烘箱在80℃条件下干燥6小时后利用破碎机进行破碎造粒。

在实施例中，天然植物纤维取出后可直接用于采用常规成型方法制备高强天然植物纤维/聚乳酸复合材料。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                                。