[发明专利]高强度剑麻纤维增强木薯淀粉复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度剑麻纤维增强木薯淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤：将剑麻短纤维浸泡在纤维素保护剂水溶液中后，过滤，得到滤液一和滤渣一；将滤渣一重复冷冻和融化多次后，置于滤液一中，加果胶酶进行酶解后，向滤液一中加入氧化剂、表面活性剂、催化剂和螯合剂进行脱胶后，再进行离心分离，得到固体物质；将固体物质放入水中重复浸泡和过滤多次后，烘干，得到剑麻纤维素；制备改性淀粉粉末；将改性淀粉粉末、剑麻纤维素、聚乳酸、聚乙烯醇、甘油、防水剂、相容剂和紫外线吸收剂混合后，送入密炼机中，共混后，再挤出成型。本发明综合利用了剑麻纤维、改性淀粉、聚乳酸和聚乙烯醇的优良性能，制备了高强度且能完全降解的复合材料。

技术领域

本发明涉及环保材料领域。更具体地说，本发明涉及一种高强度剑麻纤维增强木薯淀粉复合材料的制备方法。

背景技术

目前，随着石油资源的日趋紧张，以及环境污染越来越严重，可降解非石油基高分子材料越来越受到人们的关注，使得人们的研究从面临枯竭的石化资源不断向可再生生物质资源转化，尤其是可降解的可再生生物质资源。

淀粉是多糖类化合物，在微生物作用下最终分解为无毒的二氧化碳和水，是目前应用广泛的可生物降解的天然高分子原料，其来源广泛，且价格低廉，但因分子链上含有大量羟基，容易在分子链和分子间形成氢键，成型困难，且发泡材料容易变脆，回弹性、防腐抗菌性较差，耐水性也差，一遇水或长期在潮湿的空气中，容易吸收水分，使其稳定性降低。

聚乳酸材料是目前应用最为广泛的可降解材料之一，其具有很好的透明度、机械性能和生物相容性，高强度、热塑性、疏水性、成型加工容易、可完全降解，降解产物对人体无毒无害，属于可再生资源。但聚乳酸价格昂贵、高脆性、低韧性、耐热性较差的缺陷影响了其在更多领域的应用。

剑麻纤维较长，色泽光白，质地坚韧，强力高、耐磨、耐腐蚀、耐低温，吸湿放湿快，在水湿条件下，纤维强力更高，伸长率低，经海水等浸泡不易腐蚀，价格低廉，适合用作纤维树脂基复合材料的增强材料，但由于其吸水性大，与树脂基体的界面粘结不理想，导致复合材料的力学性能不高，从而限制了剑麻纤维/树脂基复合材料的应用。

聚乙烯醇是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75％，属于一种生物可降解高分子材料，其价格低廉，具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性。但聚乙烯醇是亲水性的，耐水性很差，制作成薄膜后，容易发生粘连，且因其有吸水溶胀作用，使得产品的尺寸不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度剑麻纤维增强木薯淀粉复合材料的制备方法，以得到防水、高强度、成型加工容易、耐磨、耐腐蚀、相容性好，且成本低的复合材料。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高强度剑麻纤维增强木薯淀粉复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将剑麻原麻粉碎成短纤维后，将短纤维浸泡在质量分数为0.3～1％的纤维素保护剂水溶液中30～50min后，过滤，得到滤液一和滤渣一；

步骤二、将滤渣一在-17～-16℃下冷冻1～2h，再在室温中融化，重复冷冻和融化3～5次后，置于滤液一中，调节滤液一的pH值为3～5，温度为45～50℃后，再加入0.8～1.2g/L的果胶酶，浸泡1～2h后，降至室温，之后加入质量为滤液一质量1～2％的氧化剂、0.5～1％的表面活性剂、0.15～0.2％的催化剂和0.5～1％的螯合剂，并调节滤液一的pH值为3～13，在温度为25～90℃下保温1～2h后，进行离心分离，得到固体物质和液体物质；

步骤三、将固体物质放入水或水溶性有机溶剂中浸泡30～50min后，过滤，重复浸泡和过滤2～3次后，烘干，得到剑麻纤维素；