【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及材料制備，具體而言，尤其涉及一種用于pla的生物炭基增韌復合材料及其制備方法。
技術介紹
1、可生物降解塑料憑借其良好的環境友好性、生物相容性，廣泛應用于包裝、醫學和汽車工程領域。但是其自身的脆性、低穩定性和高成本限制了其在更廣泛領域的應用。
2、生物炭作為一種可再生資源，成本低廉，來源廣泛。可應用于改性生物降解樹脂，使其具有高材料力學性能、改善材料的熱性能、制備環境友好性材料、加速材料生物降解等優點。但是生物炭在可生物降解樹脂中的分散性差、界面缺陷明顯、降低材料熱穩定性等問題極大的限制了生物炭在制備環境友好材料領域的應用。
技術實現思路
1、為了提高生物炭在生物降解樹脂中的分散性差和界面缺陷問題，本專利技術提供了一種用于pla的生物炭基增韌復合材料及其制備方法，以生物炭作為硬相，甲基丙烯酸甲酯聚合物(mma單元)作為軟相，用于改善可生物降解樹脂的力學、熱穩定性和結晶性。該方法所制備的生物炭基增韌復合材料，以通過調節生物炭制備溫度和生物炭的粒徑調控可生物降解樹脂的力學、熱穩定性、結晶性，并可將其應用于3d打印中。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術一方面提供一種用于pla的生物炭基增韌復合材料，所述復合材料由生物炭、甲基丙烯酸甲酯聚合物組成；所述生物炭與甲基丙烯酸甲酯聚合物的質量比為2:5。
4、上述技術方案中，進一步地，所述生物炭包括樟子松炭、稻殼炭、落葉炭、秸稈炭中的一種或者多種的組合。
5、上述技術方案中，進一步地，所述生物炭的制備溫度為350-750℃。
6、本專利技術另一方面提供一種上述用于pla的生物炭基增韌復合材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：
7、(1)通過球磨的方法將生物炭制備為生物炭粉末；
8、(2)將生物炭粉末分散到反應溶劑中；
9、(3)將分散均勻的生物炭溶液在氮氣氣氛中加入催化劑，并持續加熱攪拌至溫度達到預設溫度后，采用滴加的形式加入甲基丙稀酸甲酯單體進行反應，洗滌、離心、烘干，得到所述生物炭基增韌復合材料。
10、上述技術方案中，進一步地，步驟(1)中，所述球磨使用行星球磨儀，球磨轉速為200-350r/min，球磨時間為0.1-2.5h，進一步優選為，球磨轉速為300r/min，球磨時間為2.5h；
11、所述生物炭粉末的粒徑為0.5μm-70μm。
12、上述技術方案中，進一步地，步驟(2)中，所述反應溶劑為甲醇、乙醇和去離子水一種或多種混合溶液，進一步優選為，反應溶劑為乙醇：去離子水＝75wt％：25wt％。
13、上述技術方案中，進一步地，步驟(3)中，所述催化劑為偶氮二異丁腈(aibn)、十二烷基硫酸鈉(sds)中的一種，進一步優選為，催化劑為偶氮二異丁腈；催化劑添加量占甲基丙稀酸甲酯單體質量的0.1％-1％。
14、上述技術方案中，進一步地，步驟(3)中，攪拌的速度為370r/min，攪拌溫度為80-90℃。
15、上述技術方案中，進一步地，步驟(3)中，所述預設溫度為60-100℃，反應時間為2-10h。
16、上述技術方案中，進一步地，步驟(3)中，所述甲基丙稀酸甲酯單體的滴加速度為0.1-10ml/min。
17、所述洗滌使用的溶液為甲醇、乙醇和去離子水一種或多種的組合，進一步優選為，洗滌液為乙醇：去離子水＝70wt％：30wt％；
18、所述離心的轉速為3000-4200r/min；
19、所述烘干溫度為40-70℃，烘干時間為4-12h。
20、本專利技術利用mma與可生物降解樹脂相容性好的特點，通過在硬相(生物炭)表面構建軟相(mma單元)的方法，有效的解決了生物炭與可生物降解樹脂不相容的問題。制備的生物炭基強化材料有效的提高了可生物降解樹脂的力學性能、熱穩定性和結晶能力。通過上述方法，在降低強化生物降解樹脂的成本同時，減少廢料的處置問題，并降低對化石燃料的依賴，符合可持續發展的原則。
21、本專利技術與現有技術相比有益技術效果為：
22、(1)本專利技術制備的生物炭基增韌復合材料可以有效的提高可生物降解樹脂的力學性能和熱穩定性能。拓展了可生物降解樹脂的應用領域，提高了其耐用性，增強其與石油基材料的應用競爭力。
23、(2)本專利技術所制備的生物炭基增韌復合材料降低了環境友好材料的制備成本。生物炭的原材料通常是農業廢棄物或木材廢料，其生產成本較低。相對于一些昂貴的合成材料，生物炭可以有效降低生產成本。mma的成本相對穩定且廣泛應用。通過合理配比mma，可以在提高樹脂性能的同時控制成本。
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1.一種用于PLA的生物炭基增韌復合材料，其特征在于：所述復合材料由生物炭、甲基丙烯酸甲酯聚合物組成；所述生物炭與甲基丙烯酸甲酯聚合物的質量比為2:5。
2.根據權利要求1所述的用于PLA的生物炭基增韌復合材料，其特征在于：所述生物炭包括樟子松炭、稻殼炭、落葉炭、秸稈炭中的一種或者多種的組合。
3.根據權利要求2所述的用于PLA的生物炭基增韌復合材料，其特征在于：所述生物炭的制備溫度為350-750℃。
4.一種權利要求1-3任一項所述用于PLA的生物炭基增韌復合材料的制備方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述球磨使用行星球磨儀，球磨轉速為200-350r/min，球磨時間為0.1-2.5h；
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述反應溶劑為甲醇、乙醇和去離子水一種或多種混合溶液。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述催化劑為偶氮二異丁腈、十二烷基硫酸鈉中的一種；催化劑添加量占甲基丙稀酸甲
8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述預設溫度為60-100℃，反應時間為2-10h。
9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述甲基丙稀酸甲酯單體的滴加速度為0.1-10mL/min。
...【技術特征摘要】
1.一種用于pla的生物炭基增韌復合材料，其特征在于：所述復合材料由生物炭、甲基丙烯酸甲酯聚合物組成；所述生物炭與甲基丙烯酸甲酯聚合物的質量比為2:5。
2.根據權利要求1所述的用于pla的生物炭基增韌復合材料，其特征在于：所述生物炭包括樟子松炭、稻殼炭、落葉炭、秸稈炭中的一種或者多種的組合。
3.根據權利要求2所述的用于pla的生物炭基增韌復合材料，其特征在于：所述生物炭的制備溫度為350-750℃。
4.一種權利要求1-3任一項所述用于pla的生物炭基增韌復合材料的制備方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述球磨使用行...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李清波，魏滿奇，任婉寧，高舒暢，
申請(專利權)人：大連海事大學，
類型：發明
國別省市：
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