一種納米纖維素復合材料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種納米纖維素復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）從棉桿皮中提取納米纖維素微纖；（2）配料；（3）將聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件。使用該方法制備的復合材料，原料價格便宜，經濟效益好，環保可完全降解，且機械性優良。
【專利說明】
一種納米纖維素復合材料的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及造紙技術領域，具體涉及一種納米纖維素復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著高分子材料的發展，石油基高分子材料在人類生活和工作中得到廣泛的應用。但這些材料來源不可再生資源，而且在自然環境中難以降解，造成生態環境惡化和資源緊缺，不符合人類可持續發展的戰略，給人類帶來危害。近年來，來源于可再生資源的可為生物降解材料引起人們廣泛的注意。
[0003]棉桿皮中含有豐富的纖維素，如果能有效地提取棉桿皮中的纖維素，則既能廢物利用，增加經濟效益，又能解決露天焚燒造成的資源浪費和環境污染問題。
[0004]聚乳酸(p0lylaCtide，PLA)是以玉米、淀粉等可再生植物資源為原料發酵得到乳酸后經化學合成的高分子材料，具有良好的生物相容性，且能夠完全生物降解，廢棄后可在微生物、水、酸、堿等作用下完全分解成水和二氧化碳，對環境不造成任何污染，是一種典型的可完全生物降解的綠色塑料。同時，聚乳酸具有高強度、高模量、高透明性、易加工成型等優點。作為一種新型的可完全生物降解高分子材料，聚乳酸已經逐步得到學術界和工業界的重視，其應用范圍已從最初用于生物醫用領域過渡到各類包裝材料等通用高分子材料領域，并朝著電器制品、汽車制品等工程塑料領域迅速發展，展現了誘人的發展前景。然而，聚乳酸具有較低的斷裂伸長率和沖擊強度，是一種硬而脆的高分子材料。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種納米纖維素復合材料的制備方法，使用該方法制備的復合材料，原料價格便宜，經濟效益好，環保可完全降解，且機械性優良。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供一種納米纖維素復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟:
(1)從棉桿皮中提取納米纖維素微纖
將棉桿皮置于5-10g/L Na0H，5-10ml/L H2O2混合溶液中65_75°C下煮，浴比為1:80-120，撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12-15g/L Na0H，12-15ml/LH2O2混合溶液中75-85°C煮，浴比為1:80-120，得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿棉桿皮置于3-30%NaOH溶液中65-75°C下堿煮，浴比為1:80_120，撈出，烘干，得到堿處理后的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離心，干燥后，得到納米天然纖維；
(2)配料
納米纖維素復合材料組分按照重量份如下配比:
聚乳酸70-85份、上述制得的納米天然纖維5-25份、熱穩定劑1-3份;抗氧劑0.5-1.5份；成核劑1-3份;偶聯劑2-4份； (3)將聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度190-205°C。
[0007]優選的，所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，所述的熱穩定劑選取自四[3_(3，5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯以及(2，4_ 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的一種或幾種，所述的抗氧劑選取自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯或，β-苯基(3，5_ 二叔丁基-4-羥基)丙酸正十八碳醇酯的一種或幾種，所述的成核劑選取自改性超細滑石粉、取代二芐叉山梨醇類、二( 4-叔丁基-苯甲酸)氫氧化鋁的一種或幾種，所述的偶聯劑選取自2-(3，4_環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷或3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的一種或幾種。
[0008]本發明所述的纖維聚乳酸復合材料的制備方法，原料價格低廉，材料可完全降解，通過選擇合適的組合配比，提高了復合材料的機械強度。
【具體實施方式】
[0009]實施例一
將棉桿皮置于5g/L Na0H，5ml/L出02混合溶液中65°C下煮，浴比為1:80，撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12g/L NaOH，12ml/L出02混合溶液中75°C煮，浴比為1:80，得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿棉桿皮置于3%Na0H溶液中65°C下堿煮，浴比為1:80，撈出，烘干，得到堿處理后的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離心，干燥后，得到納米天然纖維。
[0010]納米纖維素復合材料按照重量份如下配比:聚乳酸70份、上述制得的納米天然纖維5份、熱穩定劑I份;抗氧劑0.5份;成核劑I份;偶聯劑2份。
[0011 ]將聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度190 °C。
[0012]所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，所述的熱穩定劑為四[3-(3，5_二叔丁基)丙酸]季戊四醇，所述的抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇，所述的成核劑為改性超細滑石粉，所述的偶聯劑為2-(3，4_環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷。
[0013]實施例二
將棉桿皮置于10g/L NaOH, 10ml/L出02混合溶液中75°C下煮，浴比為1: 120，撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12g/L NaOH, 12ml/L出02混合溶液中75°C煮，浴比為1:80，得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿棉桿皮置于3%Na0H溶液中65°C下堿煮，浴比為1:80，撈出，烘干，得到堿處理后的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離心，干燥后，得到納米天然纖維。
[0014]用打漿機攪拌短纖維，制成纖維素漿料;將制得的漿料放入超微細精制機中，超微細精制機的轉子和定子圓盤表面有縫隙和凹槽，設定轉子和定子圓盤間的隔距，使漿料通過超微細精制機研磨石之間的縫隙；調節研磨石的轉速，循環往復研磨，研磨石研磨的高速剪切作用切斷微纖絲之間的氫鍵，從而使納米尺度的微纖化纖維分離出來，干燥后，得到納米天然纖維。
[0015]納米纖維素復合材料分按照重量份如下配比:聚乳酸85份、上述制得的納米天然纖維25份、熱穩定劑3份;抗氧劑1.5份;成核劑3份;偶聯劑4份。
[0016]將聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度205 °C。
[0017]所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，所述的熱穩定劑為(2，4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的，所述的抗氧劑選為β-苯基(3，5_二叔丁基-4-羥基)丙酸正十八碳醇酯，所述的成核劑為取代二芐叉山梨醇類，所述的偶聯劑為3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基娃燒的。
[0018]上面以舉例方式對本發明進行了說明，但本發明不限于上述具體實施例，凡基于本發明所做的任何改動或變型均屬于本發明要求保護的范圍。
【主權項】
1.一種納米纖維素復合材料的制備方法，該方法包括如下步驟: (1)從棉桿皮中提取納米纖維素微纖 將棉桿皮置于5-10g/L Na0H，5-10ml/L H2O2混合溶液中65_75°C下煮，浴比為1: 80-120，撈出后反復敲打、清洗至果漿去除，然后再將棉桿皮置于12-15g/L Na0H，12-15ml/LH2O2混合溶液中75-85°C煮，浴比為1:80-120，得到脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮堿處理:將脫漿棉桿皮置于3-30%NaOH溶液中65-75°C下堿煮，浴比為1:80_120，撈出，烘干，得到堿處理后的脫漿棉桿皮;脫漿棉桿皮TEMPO氧化:將堿處理后的脫漿棉桿皮在TEMP0/NaC102/NaBr氧化體系中進行氧化，通過滴加NaOH，使pH維持在10.2-10.8之間，反應終止后滴加乙醇，離心，干燥后，得到納米天然纖維； (2)配料 改性聚乳酸復合材料按照重量份如下配比: 聚乳酸70-85份、上述制得的納米天然纖維5-25份、熱穩定劑1-3份;抗氧劑0.5-1.5份；成核劑1-3份;偶聯劑2-4份； (3)將聚乳酸、納米天然纖維、成核劑、熱穩定劑，抗氧劑真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基體含水率低于50ppm，然后采用熔融擠出的方法將共混物注塑成標準樣件，其中熔融擠出溫度190-205°C。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的聚乳酸的數均分子量為15-18萬，所述的熱穩定劑選取自四[3-(3，5_二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三(2，4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯以及(2，4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的一種或幾種，所述的抗氧劑選取自四[β-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯或，β-苯基(3，5_ 二叔丁基-4-羥基)丙酸正十八碳醇酯的一種或幾種，所述的成核劑選取自改性超細滑石粉、取代二芐叉山梨醇類、二( 4-叔丁基-苯甲酸)氫氧化鋁的一種或幾種，所述的偶聯劑選取自2-(3，4_環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷或3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的一種或幾種。
【文檔編號】C08L67/04GK106009567SQ201610468075
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】不公告發明人
【申請人】蘇州思創源博電子科技有限公司