[发明专利]一种聚乳酸与植物复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，属于环境友好材料及植物复合材料领域，特别涉及一种聚乳酸与植物复合材料的制备方法。

背景技术

植物资源种类繁多，产量巨大，具有可再生性，充分利用植物资源是实现人类社会可持续发展的重要途径。制造环境相容性复合材料是利用植物资源的重要途径。在古代，用植物资源制造的复合材料满足了人们衣食住行等多方面的需要。现代科学技术的发展为制造植物复合材料提供了新的机遇。以植物为原料制造复合材料在文献中已有一些报道，但在复合材料制造时往往使用不可降解高分子材料，例如使用聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，这些材料来源于石油等不可再生资源，一方面不利于解决资源及能源短缺问题，另外废弃后丢在环境中加剧了白色污染。在植物复合材料制造时还往往使用脲醛树脂等热固性高分子材料，这类高分子材料在加工过程中为热塑性树脂原料或其溶液，加工过程中释放有毒有害物质，而且在加工成产品后会缓慢释放有毒有害物质，不利于使用者的身体健康。聚乳酸与植物制成的复合材料克服了上述复合材料的缺点。

聚乳酸是一种可降解高分子材料，在环境及人体中可降解为乳酸，乳酸可以进一步降解为二氧化碳和水，对环境及人体无毒。聚乳酸降解的产物乳酸同时是合成聚乳酸的原料，乳酸又可以通过淀粉发酵制备，因此聚乳酸是一种来源于可再生资源的高分子材料。聚乳酸与植物构成的复合材料具有完全的环境相容性，不依赖于不可再生资源，安全性高。当前制造聚乳酸与植物复合材料的方法一般是使用现成的聚乳酸，所使用的聚乳酸一般通过开环聚合制备，工艺步骤多，生产效率低，成本高，乳酸到聚乳酸产品的产率低，限制了聚乳酸与植物复合材料的应用。开发制备聚乳酸与植物复合材料的新工艺，开发改性聚乳酸与植物复合材料是促进这类复合材料应用拓宽的必要途径。

发明内容

植物复合材料具有资源节约、绿色环保的特点，有利于实现人类社会可持续发展，因而具有广阔的发展空间。聚乳酸是一种环境相容性高分子，十分适合制造具有完全环境相容的植物复合材料。本发明的目的在于提供一种制备聚乳酸与植物复合材料的新方法，简化制造工艺，将聚乳酸的合成与复合材料的制备融为一体，提高生产效率，并改进聚乳酸的结构及复合材料的组成，优化复合材料的性能，增加植物复合材料的类型，拓宽植物复合材料的应用领域，增强植物复合材料的综合竞争优势。

本发明通过以下技术方案实现：

一种聚乳酸与植物复合材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、称量乳酸、己二醇、催化剂1加入到反应器中，搅匀，然后用高纯氮气或高纯氩气置换反应器中的空气；

S2、反应体系减压至2000Pa，然后保持反应体系压强并升温至110℃反应3h；

S3、反应体系减压至500Pa，然后保持反应体系压强并升温至140℃反应3h；

S4、用高纯氮气或高纯氩气使反应体系恢复至常压，搅拌条件下加入催化剂2；

S5、反应体系减压至10Pa-100Pa，然后保持反应体系压强并升温至180℃反应1h-5h；

S6、用高纯氮气或高纯氩气使反应体系恢复至常压，将体系温度降为100℃-140℃，搅拌条件下加入癸二酰氯，搅匀后加入预处理后的植物原料，继续搅拌均匀，在120℃-140℃反应5h-10h；

S7、冷却至室温，进行撕裂处理，使S6的产物变为松散物料，然后装入模具；

S8、在130℃-170℃、100MPa-500MPar的条件下热压10s-5min；

S9、冷却脱模，将产品表面清理干净后喷涂聚氨酯，然后在50℃-90℃干燥至恒重。

进一步的，在步骤S1中，所述的乳酸是纯乳酸，或是乳酸质量含量在80%以上的乳酸水溶液，己二醇的质量与乳酸的质量之比为0.0026:1-0.013:1，所述的催化剂1为氯化锌、氯化亚锡中的1-2种，催化剂1的质量与乳酸的质量之比为0.001:1-0.01:1，在步骤S4中，所述的催化剂2为软脂酸锌、软脂酸亚锡中的1-2种，催化剂2的质量与步骤S1中的乳酸的质量之比为0.01:1-0.02:1。

进一步的，在步骤S6中，所述植物原料为小麦壳、大米壳、瓜子壳、锯末、刨花、树枝、马唐、狗尾草、稻草、麦秸中的1-10种，所述树技直径不超过3cm。