一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法.pdf

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。该复合材料由经过改性的聚乳酸和玻璃纤维组成，具体制备步骤为：通过对聚乳酸基体进行接枝改性，以提高玻璃纤维与聚乳酸基体的界面结合程度。先将聚乳酸在引发剂的作用下与马来酸酐进行接枝反应，制备接枝改性聚乳酸基体，然后将改性聚乳酸与玻璃纤维进行复合，得到较高力学性能和耐热性的聚乳酸复合材料。

权利要求书
1.  一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于由玻璃纤维、聚乳酸、引发剂和马来酸酐组成，其组成的重量百分比如下：
      组分             重量百分比wt%
      玻璃纤维         10～89.8
      聚乳酸           10～89.8
      引发剂           0.1～2
      马来酸酐         0.1～10 。

2.  根据权利要求书1所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于所述聚乳酸的重均分子量为1×105～3×105。

3.  根据权利要求书1所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于所述引发剂为过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。

4.  根据权利要求书1所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维或中碱玻璃纤维中任一种。

5.  一种如权利要求书1所述的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
   （1）将聚乳酸在30～120℃下真空干燥1～24小时，以除去水分；
   （2）将聚乳酸、马来酸酐和引发剂按照重量比均匀混合，然后在双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干，螺杆转速为10～250rpm，反应挤出温度150～200℃；
   （3）将步骤（2）得到的改性聚乳酸与玻璃纤维先后加入双螺杆挤出机进行复合加工，螺杆转速为50～250rpm，挤出温度为150～180℃，得到所需产品。

说明书一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料科学中的高分子复合材料领域，涉及一种玻璃纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸是以生物资源为原料具有良好的生物相容性、降解性，较高的拉伸强度和压缩模量，因此聚乳酸被认为是石油基塑料的代替品：将其应用于通用塑料领域，对于减小环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应方面具有十分重要的意义。石油资源短缺及环境污染严重促进了非石油基绿色可降解高聚物的发展与应用。聚乳酸是一种集生物降解性、生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好的力学强度、弹性模量和热成型性，降解产物能渗入人体代谢，广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服务行业等领域，被认为是迄今为止最有市场潜力的可降解聚合物。然而，与其他高分子材料相同，冲击强度较低限制了聚乳酸在航空。电子、汽车等领域的应用，为此开发具有较高韧性的绿色环保聚乳酸显得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较好力学性能和热性能的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法
本发明提出的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料，由玻璃纤维、聚乳酸、引发剂和马来酸酐组成，其组成的重量百分比如下：
组分             重量百分比wt%
      玻璃纤维         10～89.8
      聚乳酸           10～89.8
      引发剂           0.1～2
      马来酸酐         0.1～10
本发明中，所述聚乳酸的重均分子量为1×105～3×105。
本发明中，所述引发剂为过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。
本发明中，所述过氧化物为过氧化苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化二辛酰或过氧化二月桂酰等中任一种，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
本发明中，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维或中碱玻璃纤维中任一种。
本发明提出的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法，具体步骤为：
（1）将聚乳酸在30～120℃下真空干燥1～24小时，以除去水分；
（2）将聚乳酸、马来酸酐和引发剂按照重量比均匀混合，然后在双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干，螺杆转速为10～250rpm，反应挤出温度为150～200℃。
（3）将步骤（2）得到的改性聚乳酸与玻璃纤维先后加入双螺杆挤出机进行复合加工，螺杆转速为50～250rpm，挤出温度为150～180℃，得到所需产品。
本发明通过对聚乳酸基体进行接枝改性，以提高玻璃纤维与聚乳酸基体的界面结合程度。先制备接枝改性聚乳酸基体，然后将改性聚乳酸与玻璃纤维进行复合，得到较高力学性能和耐热性的聚乳酸符合材料。
本发明的优点在于：
（1）制备的复合材料较之纯聚乳酸，力学性能和热性能都有较大的提高，可用于制备条件要求苛刻的领域。
（2）对聚乳酸进行改性，提高玻璃纤维与聚乳酸之间的结合程度，从而提高了复合材料的性能。
（3）制备方法简单，适用于进行工业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明
实施例1
1.     将聚乳酸在90℃下真空干燥10小时，以除去水分；
2.     将聚乳酸、马来酸酐和过氧化苯甲酰按照一定比例均匀混合，然后在双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干。其中马来酸酐的加入量为3wt%，过氧化苯甲酰的加入量为1wt%，螺杆转速为50rpm，反应挤出温度150℃；
3.     将步骤2得到的改性聚乳酸与玻璃纤维先后加入双螺杆挤出机中进行复合加工，其中聚乳酸和玻璃纤维的重量比为8:2，螺杆转速为250rpm，挤出温度为150℃，得到玻璃纤维/聚乳酸复合材料。
实施例2
1.     将聚乳酸在90℃下真空干燥10小时，以除去水分；
2.     将聚乳酸、马来酸酐和过氧化二乙酰按照一定比例均匀混合，然后在双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干。其中马来酸酐的加入量为6wt%，过氧化二乙酰的加入量为2wt%，螺杆转速为100rpm，反应挤出温度200℃；
3.     将步骤2得到的改性聚乳酸与玻璃纤维先后加入双螺杆挤出机中进行复合加工，其中聚乳酸和玻璃纤维的重量比为8:2，螺杆转速为250rpm，挤出温度为180℃，得到玻璃纤维/聚乳酸复合材料。
实施例3
1.     将聚乳酸在90℃下真空干燥10小时，以除去水分；
2.     将聚乳酸、马来酸酐和过氧化二辛酰按照一定比例均匀混合，然后在双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干。其中马来酸酐的加入量为5wt%，过氧化二辛酰的加入量为2wt%，螺杆转速为120rpm，反应挤出温度180℃；
3.     将步骤2得到的改性聚乳酸与玻璃纤维先后加入双螺杆挤出机中进行复合加工，其中聚乳酸和玻璃纤维的重量比为8:2，螺杆转速为150rpm，挤出温度为170℃，得到玻璃纤维/聚乳酸复合材料。
实施例4
1.     将聚乳酸在90℃下真空干燥10小时，以除去水分；
2.     将聚乳酸、马来酸酐和过氧化二月桂酰按照一定比例均匀混合，然后在双螺杆挤出机中进行反应，产物经冷却，切粒，烘干。其中马来酸酐的加入量为3wt%，过氧化二月桂酰的加入量为1.5wt%，螺杆转速为200rpm，反应挤出温度180℃；
3.     将步骤2得到的改性聚乳酸与玻璃纤维先后加入双螺杆挤出机中进行复合加工，其中聚乳酸和玻璃纤维的重量比为8:2，螺杆转速为150rpm，挤出温度为200℃，得到玻璃纤维/聚乳酸复合材料。
 
对实施例1～6得到的玻璃纤维增强聚乳酸复合材料的力学性能进行测试，其简支梁缺口冲击强度检测标准为：ISO 179，拉伸强度检测标准为：ISO 527，弯曲强度检测标准为：ISO 178，弯曲模量检测标准为：ISO 178，热变形温度检测标准为：GB 1634。
检测结果如表1所示：

表1
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并且在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此本发明做出的改进都应该在本发明的保护范围之内。