一種環(huán)保復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境友好高分子材料的成型加工領(lǐng)域，具體涉及的是一種綠色環(huán)保聚乳酸/田菁膠/納米T12復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乳酸(PLA)是一種無毒、無刺激性、良好的生物相容性并可完全生物降解的綠色高分子材料，它在微生物的作用下能夠完全降解生成水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何危害，可以替代傳統(tǒng)的聚合物材料，因此受到了廣大研宄者的高度重視和深入研宄。另外，PLA可以通過玉米秸桿發(fā)酵得到的乳酸進(jìn)行聚合制得，能夠降低不可再生的石化產(chǎn)品的消耗，進(jìn)而緩解人類資源危機(jī)。但是PLA也存在一些缺點(diǎn)，比如:它是線型聚合物，使其強(qiáng)度往往不能滿足要求；脆性高；價(jià)格高。另外，它的熔融黏度和熔體強(qiáng)度較低，導(dǎo)致加工性能不佳。這都促使人們對(duì)聚乳酸的改性展開深入的研宄，目前對(duì)聚乳酸的改性主要有共聚、共混和復(fù)合等方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)【背景技術(shù)】中所提出的PLA所存在的缺陷，本發(fā)明一是提供一種無毒、價(jià)廉、具有較好的加工流變性能和力學(xué)性能的綠色環(huán)保聚乳酸/田菁膠/納米T12復(fù)合材料，二是提供這種復(fù)合材料的制備方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種環(huán)保復(fù)合材料，該復(fù)合材料的組分以及各組分的重量份為:聚乳酸100份、田菁膠5-30份、改性納米T12 0.2-5份、增塑劑A 1-6份、增塑劑B 2-15份、潤(rùn)滑劑0.1-0.5份。
[0005]聚乳酸重均分子量為10萬-30萬。
[0006]田菁膠重均分子量為15萬-32萬。
[0007]改性納米T12的制備方法為:在40-80 0C,將硅烷偶聯(lián)劑KH560、鹽酸或冰醋酸、無水乙醇和高純水，于超聲作用下機(jī)械攪拌60-240min，冷卻至室溫，洗滌，離心，25_50°C下真空干燥，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為8000-20000rpm，所用納米1102的粒徑為5_100nm。
[0008]增塑劑A為三醋酸甘油酯或環(huán)氧大豆油中的一種或兩者混合物。
[0009]增塑劑B為聚乙二醇或者檸檬酸三丁酯中的一種或兩者混合物；其中聚乙二醇的重均分子量為2000-20000。
[0010]潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣的任何一種。
[0011]環(huán)保復(fù)合材料的制備方法，制備方法的具體步驟如下:
(1)在30-80°C下，將改性納米T12、增塑劑A混合并機(jī)械攪拌120-240min，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1000-2000rpm ；
(2)在40-90°C下，將聚乳酸、田菁膠、增塑劑B、步驟(I)所得物料混合并機(jī)械攪拌60-180 min，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-2000 rpm，物料冷卻至室溫后，在雙螺桿擠出造粒機(jī)上擠出并造粒； 擠出造粒工序中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度為:加熱一區(qū)140-160°C，加熱二區(qū)150-170°C，加熱三區(qū)165-185°C，加熱四區(qū)165_185°C，加熱五區(qū)170_185°C，加熱六區(qū)165-180°C，機(jī)頭溫度160-175°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為80_150rpm，喂料轉(zhuǎn)速為7_15rpm。
[0012]田菁膠(SG)是一種半乳甘露聚糖類的植物膠，來源于田菁種子的內(nèi)胚乳。田菁在我國(guó)江浙、河南等地大面積種植，來源豐富，無毒，價(jià)格低廉。另外，它的一個(gè)很重要的特性就是增黏性。因此，通過SG與PLA進(jìn)行共混改性，不僅可以降低復(fù)合材料的成本，而且還可以增加體系的熔體強(qiáng)度和熔融黏度，最終改善其加工性能?！颈尘凹夹g(shù)】中提及現(xiàn)有技術(shù)的缺陷就好，這兩段話是公知的現(xiàn)有技術(shù)，咱們是利用他們本身的這些特性進(jìn)行的應(yīng)用，雖然說寫在哪里都是一樣的，嘿嘿，但是我覺得寫在這里更恰當(dāng)。
[0013]納米1102具有小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，可以產(chǎn)生無機(jī)納米粒子為主體的逾滲網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)束縛的分子鏈運(yùn)動(dòng)可以表現(xiàn)出顯著的剪切變稀行為。在一定剪切速率下，無機(jī)納米粒子強(qiáng)烈取向，并使聚合物基體大分子鏈產(chǎn)生應(yīng)變誘導(dǎo)硬化。因此，聚合物中加入無機(jī)納米粒子，可以有效提高聚合物的加工性能和力學(xué)性能。
[0014]本發(fā)明所公開的這種復(fù)合材料中的各組分原料易得、價(jià)格低廉、無毒環(huán)保；因田菁膠的引入，使復(fù)合材料的加工成本降低；因納米T12的高度取向，能夠影響大分子應(yīng)變誘導(dǎo)取向，可進(jìn)一步改善復(fù)合材料的加工性能和流變性能；可通過模壓、擠出、注塑、壓延等成型方法制備出不同形態(tài)的塑料制品。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
配置3.0wt%的納米二氧化鈦的乙醇/水(體積比80/1)分散液2500mL，超聲分散30min，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH為3.5-4.5，然后加入30mL的KH560，于70°C，超聲清洗器作用下，機(jī)械攪拌180min，然后，冷卻至室溫，用乙醇洗滌，12000rpm下進(jìn)行離心分離，重復(fù)三次，40°C下真空干燥。
[0016]稱取0.1kg三醋酸甘油酯和0.06kg改性納米T12，在60°C，超聲波清洗器作用下機(jī)械攪拌180min，然后將物料冷卻至50°C。
[0017]稱取3kg聚乳酸、0.45kg田菁膠、0.25 kg聚乙二醇10000、0.05kg梓檬酸三丁酯、0.009kg硬脂酸與上述物料混合，在50°C，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1000±20rpm條件下，機(jī)械攪拌10mino將物料冷卻至室溫后，在雙螺桿擠出造粒機(jī)上擠出并造粒，即可得到聚乳酸/田菁膠/納米T12復(fù)合材料。雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度為:加熱一區(qū)150 °C，加熱二區(qū)165°C，加熱三區(qū)175°C，加熱四區(qū)178°C，加熱五區(qū)180°C，加熱六區(qū)177°C，機(jī)頭溫度172°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為10rpm,喂料轉(zhuǎn)速為9.5rpm。
[0018]上述所得聚乳酸/田菁膠/納米1102復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度為5.7 kj/m2，彎曲強(qiáng)度為53.6MPa，拉伸強(qiáng)度為57.0MPa,斷裂伸長(zhǎng)率40.7 %。
[0019]實(shí)施例2
配置3.5 wt%的納米二氧化鈦的乙醇/水(體積比80/1)分散液2500mL，超聲分散30min，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH為3.5-4.5，然后加入33mL的KH560，于60°C，超聲清洗器作用下，機(jī)械攪拌240 min，然后，冷卻至室溫，用乙醇洗滌，12000rpm下進(jìn)行離心分離，重復(fù)三次，25°C下真空干燥。
[0020]稱取0.12kg環(huán)氧大豆油和0.06kg改性納米T12，在50°C，超聲波清洗器作用下機(jī)械攪拌180min后備用。
[0021]稱取4kg聚乳酸、0.4kg田菁膠、0.25kg聚乙二醇10000、0.05 kg梓檬酸三丁醋、0.008kg硬脂酸與上述物料混合，在70°C，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1000±20rpm條件下，機(jī)械攪拌SOmino將物料冷卻至室溫后，在雙螺桿擠出造粒機(jī)上擠出并造粒，即可得到聚乳酸/田菁膠/納米T12復(fù)合材料。雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度為:加熱一區(qū)152 °C，加熱二區(qū)165°C，加熱三區(qū)172°C，加熱四區(qū)175°C，加熱五區(qū)178°C，加熱六區(qū)180°C，機(jī)頭溫度175°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速為105rpm，喂料轉(zhuǎn)速為10.3rpm。
[0022]上述所得聚乳酸/田菁膠/納米1102復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度為6.0 kj/