一種造紙白泥改性制備聚乳酸復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種造紙白泥改性制備聚乳酸復合材料的制備方法，屬于資源再利用領域。
【背景技術】
[0002]制漿造紙廠在堿回收過程中會產生大量苛化白泥，也稱造紙白泥，以木材為原料的苛化白泥，國外及國內的一些大型造紙廠均是采用石灰窯煅燒法，使白泥再生，生產再生石灰，在苛化中循環使用。然而以非木材纖維為原料的制漿造紙企業，由于白泥的硅含量高，回收再生循環使用，加劇了堿回收的硅干擾，以致使堿回收無法正常運行，白泥得不到妥善處理，采用填坑鋪路或直接排入江河，既造成了資源的浪費、環境的污染，同時還需支付巨額的排污費。近年來隨著環保工作的日益加強，造紙白泥治理就成為許多企業迫切需要解決的一個難題。
[0003]聚乳酸是一種重要的可生物降解高分子材料。它以玉米或薯類淀粉經發酵制得的乳酸為基本原料、經縮聚反應或其二聚體丙交酯的開環聚合反應而制得，在自然界中可生物降解生成二氧化碳和水，因而是一種來自自然界、使用后又回歸自然界的環境友好材料，也是近年來研究開發最活躍的可生物降解材料之一，廣泛地應用于包裝材料、纖維、農膜、生物醫用材料等領域。聚乳酸具有良好的機械性能，但耐熱性和抗沖擊性較差，制約了它的應用，同時其力學性能和氣體阻隔性亦有待于進一步提高，以滿足不同應用的要求。因此在此基礎上利用造紙白泥改性制備聚乳酸復合材料，具有很好的社會價值和經濟效益。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題:針對處理白泥時，采用填坑鋪路或直接排入江河的方法，不僅造成了資源的浪費、環境的污染，還需支付巨額的排污費，且目前聚乳酸復合材料耐熱性和抗沖擊性較差的弊端，提供了一種收集造紙白泥，與鹽酸、氫氧化鈉溶液混合處理，過濾得濾餅，經保溫煅燒、炭化后，碾磨成顆粒，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷、無水乙醇超聲振蕩，再進行等離子射頻改性，與聚乳酸顆粒復合，經擠出造粒、干燥制得聚乳酸復合材料的方法。本發明既解決了資源浪費、環境污染的問題，又實現了資源的可持續循環利用，所得聚乳酸復合材料耐熱性和抗沖擊性好。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是:
(1)收集造紙白泥，按固液質量比1:10，將其與lmol/L的鹽酸溶液攪拌混合，并置于200?300W下超聲振蕩10?15min，隨后浸泡處理2?3h，待浸泡完成后，對其過濾，收集濾餅，再按固液質量比1:10，將濾餅與質量濃度為20%的氫氧化鈉溶液攪拌混合并靜置沉淀，過濾再次收集濾餅，用去離子水洗滌至PH至7.0，并置于60?80°C烘箱中干燥6?Sh，得洗滌干燥后的白泥；
(2)將上述洗滌干燥后的白泥置于管式爐中加熱，設置升溫速率為10°C/min，待溫度升溫至200?250°C時，停止加熱，保溫煅燒3?5h后，以2°C/min的速度緩慢升溫至400?450°C，隨后恒溫煅燒2?3h，再按10°C/min的速率緩慢升溫至600?650°C，保溫炭化2?3h后，靜置冷卻至20?30°C，制備得炭化白泥；
(3)待冷卻完成后，收集炭化白泥并對其碾磨過篩，得300?320目的細化白泥顆粒，隨后選取200?300g制備的細化白泥顆粒，將其置于體積為100mL的三口燒瓶中，抽真空至10?20Pa，將200?250mL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷和100?150mL的無水乙醇依次添加至三口燒瓶中，使細化白泥顆粒完全浸沒，在200?300W超聲振蕩處理25?30min；
(4)待超聲振蕩完成后，設置等離子射頻裝置頻率，打開射頻電源，將裝有細化白泥顆粒的三口燒瓶置于射頻兩極的中間，打開射頻電源后，在處理時外部電極間設置放電功率為250?300kW，進行等離子射頻處理，使其偶聯改性30?40min，制備得偶聯白泥顆粒；
(5)按偶聯白泥顆粒和聚乳酸顆粒質量比1:25，將上述制備的偶聯白泥顆粒與聚乳酸顆粒在高速攪拌機中攪拌混合，隨后在雙螺桿擠出機中擠壓造粒，制備得聚乳酸改性母料，設置螺桿轉速為200r/min，機頭溫度為185?190°C，將制得的聚乳酸改性母料置于60?70°C下干燥6?8h，即可制得一種聚乳酸復合材料。
[0006]本發明的應用方法:將制得的聚乳酸復合材料放入進料機中，塑化2?3h，在擠壓機中擠壓成型，經吹脹、牽引、切割，再經拼接、卷制制得醫用外科縫合線。經檢測制得的醫用外科縫合線抗沖擊強度為15?17KJ/m2，拉伸斷裂伸長率為50?55%，可耐105?120°C的溫度，抗沖擊性和耐熱性好。
[0007]本發明與其他方法相比，有益技術效果是:
(1)本發明既解決了資源浪費、環境污染的問題，又實現了資源的可持續循環利用；
(2)所得聚乳酸復合材料耐熱性和抗沖擊性好，抗沖擊強度為15?17KJ/V，拉伸斷裂伸長率為50?55%。
【具體實施方式】
[0008]首先收集造紙白泥，按固液質量比1:10，將其與lmol/L的鹽酸溶液攪拌混合，并置于200?300W下超聲振蕩10?15min，隨后浸泡處理2?3h，待浸泡完成后，對其過濾，收集濾餅，再按固液質量比1:10，將濾餅與質量濃度為20%的氫氧化鈉溶液攪拌混合并靜置沉淀，過濾再次收集濾餅，用去離子水洗滌至PH至7.0，并置于60?80°C烘箱中干燥6?8h，得洗滌干燥后的白泥;然后將上述洗滌干燥后的白泥置于管式爐中，并對其加熱，設置升溫速率為10°C/min，待溫度升溫至200?250°C時，停止加熱，保溫煅燒3?5h后，以2°C/min的速度緩慢升溫至400?450°C，隨后恒溫煅燒2?3h，再按10°C/min的速率緩慢升溫至600?650°C，保溫炭化2?3h后，靜置冷卻至20?30°C，制備得炭化白泥;待冷卻完成后，收集炭化白泥并對其碾磨過篩，得300?320目的細化白泥顆粒，隨后選取200?300g制備的細化白泥顆粒，將其置于體積為100mL的三口燒瓶中，抽真空至10?20Pa，將200?250mL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷和100?150mL的無水乙醇依次添加至三口燒瓶中，使細化白泥顆粒完全浸沒，在200?300W超聲振蕩處理25?30min;再待超聲振蕩完成后，設置等離子射頻裝置頻率，打開射頻電源，將裝有細化白泥顆粒的三口燒瓶置于射頻兩極的中間，打開射頻電源后，在處理時外部電極間設置放電功率為250?300kW，進行等離子射頻處理，使其偶聯改性30?40min，制備得偶聯白泥顆粒;最后按偶聯白泥顆粒和聚乳酸顆粒質量比1: 25，將上述制備的偶聯白泥顆粒與聚乳酸顆粒在高速攪拌機中攪拌混合，隨后在雙螺桿擠出機中擠壓造粒，制備得聚乳酸改性母料，設置螺桿轉速為200r/min，機頭溫度為185?190°C，將制得的聚乳酸改性母料置于60?70°C下干燥6?8h，即可制得一種聚乳酸復合材料。
[0009]實例I
首先收集造紙白泥，按固液質量比1:10，將其與lmol/L的鹽酸溶液攪拌混合，并置于200W下超聲振蕩lOmin，隨后浸泡處理2h，待浸泡完成后，對其過濾，收集濾餅，再按固液質量比1:10，將濾餅與質量濃度為20%的氫氧化鈉溶液攪拌混合并靜置沉淀，過濾再次收集濾餅，用去離子水洗滌至pH至7.0，并置于60°C烘箱中干燥6h，得洗滌干燥后的白泥;然后將上述洗滌干燥后的白泥置于管式爐中，并對其加熱，設置升溫速率為10°C/min，待溫度升溫至200°C時，停止加熱，保溫煅燒3h后，以2°C/min的速度緩慢升溫至400°C，隨后恒溫煅燒2h，再按10°C/min的速率緩慢升溫至600°C，保溫炭化2h后，靜置冷卻至20°C，制備得炭化白泥；待冷卻完成后，收集炭化白泥并對其碾磨過篩，得300目的細化白泥顆粒，隨后選取200g制備的細化白泥顆粒，將其置于體積為100mL的三口燒瓶中，抽真空至1Pa，將200mL的3-氨基丙基三乙氧基硅烷和10mL的無水乙醇依次添加至三口燒瓶中，使細化白泥顆粒完全浸沒，在200W超聲振蕩處理25min;再待超聲振蕩完成后，設置等離子射頻裝置頻率，打開射頻電源，將裝有細化白泥顆粒的三口燒瓶置于射頻兩極的中間，打開射頻電