专利名称：一种天然植物纤维与聚乳酸界面调控方法
技术领域：
本发明涉及一种用于复合材料界面调控方法，属于复合材料制造领域，具体是一种天然植物纤维与聚乳酸界面调控方法。
背景技术：
木纤维、竹纤维以及麻纤维等天然植物纤维具有长径比大、比强度高、比表面积大、密度低、价廉以及可再生性和可生物降解等优点，是与聚乳酸等可降解塑料复合制备可生物降解复合材料的优质原料。但是，天然植物纤维是由纤维素、半纤维素、木质素及各种抽提物组成，它是一种不均勻的各向异性材料，界面特性复杂。其主要成分纤维素、半纤维素和木质素等含有大量的极性羟基和酚羟基官能团，使得其表面表现出很强的化学极性， 导致植物纤维聚乳酸等生物可降解塑料基材间界面相容性差，微观上呈非均勻体系，两相存在十分清晰的界面，粘结力差，使得应力在界面不能有效地传递，所制备的可生物降解复合材料的物理力学性能显著降低，从而影响复合材料的综合性能。因此，在制备天然植物纤维增强聚乳酸可生物降解复合材料时需要对天然植物纤维与聚乳酸界面进行调控，使亲水的极性天然植物纤维表面与疏水的非极性聚乳酸界面之间具有良好的相容性，使天然植物纤维的表面层与聚乳酸表面层之间达到分子间的融合。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种天然植物纤维与聚乳酸界面调控方法，改善天然植物纤维与聚乳酸界面相容性，以解决上述背景技术中的缺点。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现
一种天然植物纤维与聚乳酸界面调控方法，区别于其他调控方法的显著特征为以六甲基二硅氧烷热挥发气体作为改性介质，采用低温等离子处理仪在常压下对天然植物纤维表面进行改性处理，在天然植物纤维表面沉积超薄硅一氧一碳化合物非极性层，改变天然植物纤维表面性能，从而达到调控天然植物纤维与聚乳酸界面相容性目的。具体方法如下
(1)将500ml的六甲基二硅氧烷倒入容积为三倍容积的圆底烧瓶中，将烧瓶口用带有阀门、接有流量计的耐高温软管与低温等离子体处理仪反应室连接(处理前处于关闭状态)。(2)将装有六甲基二硅氧烷的圆底烧瓶放置在水浴锅上，并将水浴锅温度调定在 100°C。(3)称取一定量的天然植物纤维放入低温等离子体处理仪反应室内的载物台。(4)开启低温等离子体处理仪的真空泵抽去反应室内的空气，抽气的同时打开耐高温软管上阀门，将气态的六甲基二硅氧烷充入反应室，调节流量计控制进入反应室气态的六甲基二硅氧烷流量，经过一段时间后达到动态平衡，保持反应室内一个大气压。(5)按下低温等离子体处理仪射频功率源开关，调节射频功率，对天然植物纤维进行等离子体处理，处理一定时间后关闭仪射频功率源开关和耐高温软管上阀门，天然植物纤维取出后可直接用于制备可生物降解复合材料的增强材料。有益效果利用本发明的方法处理的天然植物纤维表面会沉积一层超薄硅一氧一碳化合物非极性层，可以改善天然植物纤维与聚乳酸相容性，从而实现利用天然植物纤维与聚乳酸复合制备可生物降解复合材料的界面调控。
具体实施例方式下面举实例对本发明进行详细描述。实施例1
1、将500ml的六甲基二硅氧烷倒入容积为1500ml的圆底烧瓶中，将烧瓶口用带有阀门、接有流量计的耐高温软管与低温等离子体处理仪反应室连接(处理前处于关闭状态)。2、将装有六甲基二硅氧烷的圆底烧瓶放置在水浴锅上，并将水浴锅温度调定在 100°C。3、称取一定量的天然植物纤维放入低温等离子体处理仪反应室内的载物台。4、开启低温等离子体处理仪的真空泵抽去反应室内的空气，抽气的同时打开耐高温软管上阀门，将气态的六甲基二硅氧烷充入反应室，调节流量计控制进入反应室气态的六甲基二硅氧烷流量，经过一段时间后达到动态平衡，保持反应室内一个大气压。5、按下低温等离子体处理仪射频功率源开关，调节射频功率为30W，对天然植物纤维进行等离子体处理細in，天然植物纤维取出后可直接用于制备可生物降解复合材料的增强材料。实施例1主要用于稻草和麦秸类表面含有釉质层的天然植物纤维与聚乳酸界面调控。实施例2
1、将500ml的六甲基二硅氧烷倒入容积为1500ml的圆底烧瓶中，将烧瓶口用带有阀门、接有流量计的耐高温软管与低温等离子体处理仪反应室连接(处理前处于关闭状态)。2、将装有六甲基二硅氧烷的圆底烧瓶放置在水浴锅上，并将水浴锅温度调定在 100°C。3、称取一定量的天然植物纤维放入低温等离子体处理仪反应室内的载物台。4、开启低温等离子体处理仪的真空泵抽去反应室内的空气，抽气的同时打开耐高温软管上阀门，将气态的六甲基二硅氧烷充入反应室，调节流量计控制进入反应室气态的六甲基二硅氧烷流量，经过一段时间后达到动态平衡，保持反应室内一个大气压。5、按下低温等离子体处理仪射频功率源开关，调节射频功率为20W，对天然植物纤维进行等离子体处理:3min，天然植物纤维取出后可直接用于制备可生物降解复合材料的增强材料。实施例2主要用于木纤维和竹纤维等表面不含有釉质层的天然植物纤维与聚乳酸界面调控。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1. 一种天然植物纤维与聚乳酸界面调控方法，以六甲基二硅氧烷热挥发气体作为气体介质，采用低温等离子处理仪在常压下对天然植物纤维进行处理，其特征在于，具体操作方法如下(1)将500ml的六甲基二硅氧烷倒入容积为三倍容积的圆底烧瓶中，将烧瓶口用带有阀门、接有流量计的耐高温软管与低温等离子体处理仪反应室连接；(2)将装有六甲基二硅氧烷的圆底烧瓶放置在水浴锅上，并将水浴锅温度调定在 IOO0C ；(3)称取一定量的天然植物纤维放入低温等离子体处理仪反应室内的载物台；(4)开启低温等离子体处理仪的真空泵抽去反应室内的空气，抽气的同时打开耐高温软管上阀门，将气态的六甲基二硅氧烷充入反应室，调节流量计控制进入反应室气态的六甲基二硅氧烷流量，经过一段时间后达到动态平衡，保持反应室内一个大气压；(5)按下低温等离子体处理仪射频功率源开关，调节射频功率，对天然植物纤维进行等离子体处理，处理一定时间后关闭仪射频功率源开关和耐高温软管上阀门，天然植物纤维取出可直接用于制备可生物降解复合材料的增强材料。
全文摘要
一种天然植物纤维与聚乳酸界面调控方法，以六甲基二硅氧烷热挥发气体作为气体介质，采用低温等离子处理仪在常压下对天然植物纤维进行处理，在天然植物纤维表面沉积超薄硅—氧—碳化合物非极性层，改变天然植物纤维表面性能，从而达到调控天然植物纤维与聚乳酸界面相容性目的。本发明摆脱了组成相存在十分清晰的界面，粘结力差的缺陷，使得应力在界面能有效地传递，可以改善天然植物纤维与聚乳酸相容性，从而提高复合材料的综合性能。
文档编号C08J3/28GK102241827SQ20111012399
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月14日 优先权日2011年5月14日
发明者凌启飞, 吴义强, 李新功, 李辉, 郑霞, 陈卫民 申请人:中南林业科技大学