專利名稱：一種苧麻織物增強聚乳酸復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高分子聚合物及織物增強樹脂復合材料的制備方法，特別是涉及一種苧麻織物增強聚乳酸復合材料的制備方法。
背景技術：
乳酸聚合物(又稱聚乳酸，Polylactic acid；簡稱PLA)的主要生產(chǎn)原料來源于玉米和馬鈴薯等植物資源。該聚合物及后加工產(chǎn)品具有良好的生物降解性和可再生性。苧麻也是生物降解材料，同時還具有較高的比強度和資源豐富等優(yōu)點，苧麻增強聚乳酸復合材料是符合人類環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此有著非常美好的應用前景。目前世界各國對天然纖維增強復合材料的研究越來越多，但是主要集中在增強不可降解的熱塑性及熱固性樹脂。
國內(nèi)研究天然纖維增強復合材料主要有中山大學、國防科技大學和天津工業(yè)大學，其中中山大學主要是研究劍麻增強復合材料，增強的基體主要是聚丙稀、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和不飽和聚酯并在2003年6月申請了《劍麻纖維增強聚丙烯復合材料片層狀壓制備方法》專利。國防科技大學和天津工業(yè)大學主要酸研究苧麻和亞麻纖維復合材料，其中天津工業(yè)大學2004年4月申請了《一種亞麻非織造物及其復合材料的制造方法》專利。但是他們所選用的樹脂基體同中山大學的一樣，都所不可生物降解樹脂，此外上述專利也沒有非常好的解決麻纖維與基體樹脂之間的界面問題。
國外研究天然纖維復合材料起步較早，但增強的基體也主要為不可降解的樹脂，同時界面問題也一直沒有得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種苧麻織物增強聚乳酸復合材料的制備方法，以彌補現(xiàn)有技術的不足或缺陷，滿足生產(chǎn)或生活的需要。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是一種苧麻織物增強聚乳酸復合材料的制備方法，包括如下步驟(1)將粘均分子量為1000-80000的聚乳酸預聚物和粘均分子量為400-2000的聚己內(nèi)酯分別溶與有機溶劑中，配成濃度為0.1g/ml的溶液，所述的聚乳酸預聚物和聚己內(nèi)酯重量比1-9∶1；(2)將經(jīng)表面處理過的苧麻織物在室溫下浸泡在所述的的聚己內(nèi)酯溶液中2-3h，再與所述的聚乳酸溶液在反應釜中混合密封好，其中，苧麻織物的質(zhì)量占反應釜中混合物質(zhì)量的百分數(shù)為35％-75％；(3)步驟(2)所述的混合溶液在60℃-90℃下原位聚合4h制得所述的復合材料。
作為優(yōu)選的技術方案所述的有機溶劑為氯仿、四氫呋喃、丙酮中的一種。
所述的聚己內(nèi)酯為兩端帶異氰酸酯基團的聚己內(nèi)酯。
所述的苧麻織物是經(jīng)過r-氨基丙基三乙基硅烷或r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷進行表面處理。
本發(fā)明的基本原理是通過選用KH550(r-氨基丙基三乙基硅烷)或KH560(r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)偶聯(lián)劑對苧麻織物進行表面處理，再通過原位聚合法制備全生物降解苧麻織物增強聚乳酸復合材料，再在原位聚合的過程中，基體樹脂上的異氰酸酯基團與織物纖維表面的硅烷偶聯(lián)劑反應形成化學鍵粘結(jié)，從而制得所述的苧麻織物增強聚乳酸復合材料。即將粘均分子量為1000-80000的聚乳酸預聚物和粘均分子量為400-2000兩端代異氰酸酯基團的聚己內(nèi)酯分別溶于有機溶劑，同時將處理好的苧麻織物浸泡在聚己內(nèi)酯的有機溶劑中。再將聚乳酸預聚物溶液和浸泡苧麻織物的聚己內(nèi)酯溶液倒入玻璃反應器中，在恒溫水槽中反應，反應機理如下1聚乳酸聚己內(nèi)酯共聚反應 2纖維與樹脂反應 本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明的方法制得的復合材料具有全生物降解而且還具有優(yōu)異的界面性能和力學性能，具有實際的應用價值。


圖1用未處理過的苧麻織物制得的復合材料的沖擊斷面的電境照片圖2用KH550處理過的苧麻織物制得的復合材料的沖擊斷面的電境照片圖3聚乳酸預聚物(PLLA)-聚己內(nèi)酯(PCL)薄膜的應力應變曲線具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細闡述。參照附圖1-2實施例1稱取重量比為7∶3的粘均分子量為27000的聚乳酸(PLLA)和粘均分子量為1000的聚己內(nèi)酯(PCL)，將它們分別配成0.1g/ml的氯仿溶液，之后將占總重量45％的KH550處理過的苧麻織物浸泡在PCL的氯仿溶液中，然后將它們倒入1000ml玻璃反應器中密封好。在80℃的恒溫水浴中磁力攪拌反應4h，將預浸料層壓制成樣條。
表1 KH550偶聯(lián)處理對苧麻織物增強PLA-PCL復合材料力學性能的影響

實施例2稱取重量比為1∶1的粘均分子量為1000的PLLA和粘均分子量為2000的PCL，將它們分別配成0.1g/ml的丙酮溶液，之后將占總重量35％的苧麻織物浸泡在PCL的丙酮溶液中，然后將它們倒入1000ml玻璃反應器中密封好。在60℃的恒溫水浴中磁力攪拌反應4h，倒出產(chǎn)物，溶劑揮發(fā)，在真空烘箱中24h，即可得預浸料。按照上述方法制備織物含量分別為45％，55％，65％，75％的苧麻織物增強PLA-PCL復合材料，再在平板硫化機上170℃條件下層壓制成標準樣條，測得的力學性能如表2。
表2不同織物含量對苧麻織物增強PLA-PCL復合材料力學性能的影響

實施例3稱取重量比為9∶1的粘均分子量為80000的PLLA和粘均分子量為400的PCL，將它們分別配成0.1g/ml的四氫呋喃溶液，之后將占總重量75％的KH560處理過的苧麻織物浸泡在PCL的四氫呋喃溶液中，然后將它們倒入1000ml玻璃反應器中密封好。在90℃的恒溫水浴中磁力攪拌反應4h，將預浸料層壓制成樣條。
實施例4分別稱取42g的粘均分子量為27000的聚乳酸預聚物(PLLA)和18g粘均分子量為1000的聚己內(nèi)酯(PCL)，再分別將它們配成0.2g/ml的氯仿溶液，然后將它們倒入500ml玻璃反應器中密封好。在80℃的恒溫水浴中磁力攪拌反應4h，倒出產(chǎn)物，溶劑揮發(fā)，制成樹脂基體薄膜。薄膜的應力應變曲線如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種苧麻織物增強聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將粘均分子量為1000-80000的聚乳酸預聚物和粘均分子量為400-2000的聚己內(nèi)酯分別溶與有機溶劑中，配成濃度為0.1g/ml的溶液，所述的聚乳酸預聚物和聚己內(nèi)酯重量比1-9∶1；(2)將經(jīng)表面處理過的苧麻織物在室溫下浸泡在所述的的聚己內(nèi)酯溶液中2-3h，再與所述的聚乳酸溶液在反應釜中混合密封好，其中，苧麻織物的質(zhì)量占反應釜中混合物質(zhì)量的百分數(shù)為35％-75％；(3)步驟(2)所述的混合溶液在60℃-90℃下原位聚合4h制得所述的復合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑為氯仿、四氫呋喃、丙酮中的一種。
3.根據(jù)要1所述的制備方法，其特征在于所述的聚己內(nèi)酯為兩端帶異氰酸酯基團的聚己內(nèi)酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的苧麻織物是經(jīng)過r-氨基丙基三乙基硅烷或r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷進行表面處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種苧麻織物增強聚乳酸復合材料的制備方法，包括如下步驟(1)將粘均分子量為1000－80000的聚乳酸預聚物和粘均分子量為400－2000的聚己內(nèi)酯分別溶與有機溶劑中，配成濃度為0.1g/ml的溶液，所述的聚乳酸預聚物和聚己內(nèi)酯重量比1－9∶1；(2)將經(jīng)表面處理過的苧麻織物在室溫下浸泡在所述的的聚己內(nèi)酯溶液中2－3h，再與所述的聚乳酸溶液在反應釜中混合密封好，其中，苧麻織物的質(zhì)量占反應釜中混合物質(zhì)量的百分數(shù)為35％－75％；(3)步驟(2)所述的混合溶液在60℃－90℃下原位聚合4h制得所述的復合材料。本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明的方法制得的復合材料具有全生物降解而且還具有優(yōu)異的界面性能和力學性能，具有實際的應用價值。
文檔編號C08L67/00GK1869107SQ20061002782
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者余木火, 劉訓堃, 滕翠青, 韓克清 申請人:東華大學