[发明专利]一种纳米纤维素复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米纤维素复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)从棉杆皮中提取纳米纤维素微纤；(2)配料；(3)将聚乳酸、纳米天然纤维、成核剂、热稳定剂，抗氧剂真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基体含水率低于50ppm，然后采用熔融挤出的方法将共混物注塑成标准样件。使用该方法制备的复合材料，原料价格便宜，经济效益好，环保可完全降解，且机械性优良。

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，具体涉及一种纳米纤维素复合材料的制备方法。

背景技术

随着高分子材料的发展，石油基高分子材料在人类生活和工作中得到广泛的应用。但这些材料来源不可再生资源，而且在自然环境中难以降解，造成生态环境恶化和资源紧缺，不符合人类可持续发展的战略，给人类带来危害。近年来，来源于可再生资源的可为生物降解材料引起人们广泛的注意。

棉秆皮中含有丰富的纤维素，如果能有效地提取棉秆皮中的纤维素，则既能废物利用，增加经济效益，又能解决露天焚烧造成的资源浪费和环境污染问题。

聚乳酸(polylactide,PLA)是以玉米、淀粉等可再生植物资源为原料发酵得到乳酸后经化学合成的高分子材料，具有良好的生物相容性，且能够完全生物降解，废弃后可在微生物、水、酸、碱等作用下完全分解成水和二氧化碳，对环境不造成任何污染，是一种典型的可完全生物降解的绿色塑料。同时，聚乳酸具有高强度、高模量、高透明性、易加工成型等优点。作为一种新型的可完全生物降解高分子材料，聚乳酸已经逐步得到学术界和工业界的重视，其应用范围已从最初用于生物医用领域过渡到各类包装材料等通用高分子材料领域，并朝着电器制品、汽车制品等工程塑料领域迅速发展，展现了诱人的发展前景。然而，聚乳酸具有较低的断裂伸长率和冲击强度，是一种硬而脆的高分子材料。

发明内容

本发明提供一种纳米纤维素复合材料的制备方法，使用该方法制备的复合材料，原料价格便宜，经济效益好，环保可完全降解，且机械性优良。

为了实现上述目的，本发明提供一种纳米纤维素复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)从棉杆皮中提取纳米纤维素微纤

将棉杆皮置于5-10g/LNaOH，5-10ml/LH₂O₂混合溶液中65-75℃下煮，浴比为1:80-120，捞出后反复敲打、清洗至果浆去除，然后再将棉杆皮置于12-15g/LNaOH，12-15ml/LH₂O₂混合溶液中75-85℃煮，浴比为1:80-120，得到脱浆棉杆皮；脱浆棉秆皮碱处理：将脱浆棉杆皮置于3-30％NaOH溶液中65-75℃下碱煮，浴比为1:80-120，捞出，烘干，得到碱处理后的脱浆棉杆皮；脱浆棉秆皮TEMPO氧化：将碱处理后的脱浆棉秆皮在TEMPO/NaClO₂/NaBr氧化体系中进行氧化，通过滴加NaOH，使pH维持在10.2-10.8之间，反应终止后滴加乙醇，离心，干燥后，得到纳米天然纤维；

(2)配料

纳米纤维素复合材料组分按照重量份如下配比：

聚乳酸70-85份、上述制得的纳米天然纤维5-25份、热稳定剂1-3份；抗氧剂0.5-1.5份；成核剂1-3份；偶联剂2-4份；

(3)将聚乳酸、纳米天然纤维、成核剂、热稳定剂，抗氧剂真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基体含水率低于50ppm，然后采用熔融挤出的方法将共混物注塑成标准样件，其中熔融挤出温度190-205℃。