本发明涉及一种聚合物竹纤维复合材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
随着化石燃料资源和塑料后处理压力的增加，研究和开发生物可降解高分子材料成为高分子学界研究的热点。目前已开发了聚乳酸（PLA）、聚已内酯（PCL）、聚酯丙烯酸酯（PEA）、聚-β-羟基丁酸酯（PHB）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等多种可完全生物降解塑料。聚乳酸是一种具有良好的机械性能、生物降解性、生物相容性和环境友好性，且其是原料来源广泛的天然可再生资源，成为研究和开发的最佳选择。但是，由于聚乳酸脆性大、抗冲击性差、对热不稳定且价格昂贵，限制了它的应用发展。将聚乳酸与纤维素共混是一种极具前途的开发生物降解材料的技术方法。天然植物纤维是一种纯天然的高分子材料，具有来源广泛、价格低廉、可再生、可生物降解等独特优点，在天然植物纤维与聚乳酸制备的生物质复合材料中，常采用的天然植物纤维原材料主要有麻蕉、黄麻、大麻、亚麻、剑麻等麻类材料，以及木材、竹材、棉纤维、纸浆纤维、果壳纤维等。但由于聚乳酸的疏水性以及淀粉和纤维素的吸水性，两组分之间的热力学不相容的，导致组分之间的界面粘结力较差。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前由于聚乳酸的疏水性以及淀粉和纤维素的吸水性，两组分之间的热力学不相容，导致组分之间的界面粘结力较差，适用范围小、使用寿命短的问题，提出了一种聚乳酸-聚丙烯有机硅改性竹纤维复合材料，本发明首先通过对竹纤维用碱液进行预处理，将预处理的竹纤维与聚二甲基硅氧烷进行反应然后再升温进行自聚反应得到聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物，然后再与聚丙烯反应得到聚丙烯有机硅改性竹纤维，然后再与聚乳酸等混合得到混合物，最后再将混合物高速进行搅拌、挤出造粒、注塑等操作得到聚乳酸-聚丙烯有机硅改性竹纤维复合材料。本发明通过对竹纤维进行碱预处理，增强了竹纤维与树脂之间的粘结力，通过对竹纤维进行改姓，使竹纤维的吸水性能减弱到了2%以下，疏水性明显增强，与聚乳酸的相容性好、粘结力好，本发明的适用范围广、使用寿命较常规聚乳酸竹纤维复合材料增加了3～5年，本发明操作简单，易于工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取10～20g竹纤维加入到烧杯中，再加入200～300mL质量浓度为15～20%NaOH溶液，浸泡3～4h，过滤，得到滤渣，即预处理后的竹纤维；
（2）将上述预处理后的竹纤维加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在80～90℃，再加入5～8g聚二甲基硅氧烷，搅拌20～30min，再加入0.3～0.5g2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，搅拌反应3～4h，升高温度至110～120℃，搅拌反应2～3h，得到聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物；
（3）向上述聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物中加入2～4g聚丙烯，控制温度在120～130℃，再依次加入0.5～0.8g乙烯基三乙氧基硅烧、0.1～0.3g过氧化月桂酰，搅拌反应3～4h，得到聚丙烯-有机硅改性竹纤维；
（4）将上述聚丙烯-有机硅改性竹纤维加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在80～90℃，再依次加入50～60g聚乳酸、1～3g4,4-双（2,2-二甲基苄基）二苯胺、10～20g甘油，搅拌10～20min，得到混合物；
（5）将上述混合物加入到10000～12000rpm高速混合机中，高速搅拌2～3h，将分散均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为280～300r/min，机头温度为180～200℃，挤出造粒，将挤出的物料注塑成型，控制注塑压力为0.6～0.8MPa，注射速度为70～90mm/s，模温为60～80℃，将成型的材料自然冷却至室温，即可得到一种聚乳酸竹纤维复合材料。
本发明制备的聚乳酸竹纤维复合材料吸水性≤0.1%，使用寿命为10～12年。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明中不含有有毒有机物和重金属，并且本法明的红色素更加稳定，染色效果更好，并且染色后不会对头发造成影响，防止了分叉、枯黄现象的出现，染色后可以维持较长时间不退色；
（2）本发明操作简单，适合工业化生产。
具体实施方式
首先称取10～20g竹纤维加入到烧杯中，再加入200～300mL质量浓度为15～20%NaOH溶液，浸泡3～4h，过滤，得到滤渣，即预处理后的竹纤维；然后将上述预处理后的竹纤维加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在80～90℃，再加入5～8g聚二甲基硅氧烷，搅拌20～30min，再加入0.3～0.5g2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，搅拌反应3～4h，升高温度至110～120℃，搅拌反应2～3h，得到聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物；再向上述聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物中加入2～4g聚丙烯，控制温度在120～130℃，再依次加入0.5～0.8g乙烯基三乙氧基硅烧、0.1～0.3g过氧化月桂酰，搅拌反应3～4h，得到聚丙烯-有机硅改性竹纤维；将上述聚丙烯-有机硅改性竹纤维加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在80～90℃，再依次加入50～60g聚乳酸、1～3g4,4-双（2,2-二甲基苄基）二苯胺、10～20g甘油，搅拌10～20min，得到混合物；最后将上述混合物加入到10000～12000rpm高速混合机中，高速搅拌2～3h，将分散均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为280～300r/min，机头温度为180～200℃，挤出造粒，将挤出的物料注塑成型，控制注塑压力为0.6～0.8MPa，注射速度为70～90mm/s，模温为60～80℃，将成型的材料自然冷却至室温，即可得到一种聚乳酸竹纤维复合材料。
实例1
首先称取10g竹纤维加入到烧杯中，再加入200mL质量浓度为15%NaOH溶液，浸泡3h，过滤，得到滤渣，即预处理后的竹纤维；然后将上述预处理后的竹纤维加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在80℃，再加入5g聚二甲基硅氧烷，搅拌20min，再加入0.3g2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，搅拌反应3h，升高温度至110℃，搅拌反应2h，得到聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物；再向上述聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物中加入2g聚丙烯，控制温度在120℃，再依次加入0.5g乙烯基三乙氧基硅烧、0.1g过氧化月桂酰，搅拌反应3h，得到聚丙烯-有机硅改性竹纤维；将上述聚丙烯-有机硅改性竹纤维加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在80℃，再依次加入50g聚乳酸、1g4,4-双（2,2-二甲基苄基）二苯胺、10g甘油，搅拌10min，得到混合物；最后将上述混合物加入到10000rpm高速混合机中，高速搅拌2h，将分散均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为280r/min，机头温度为180℃，挤出造粒，将挤出的物料注塑成型，控制注塑压力为0.6MPa，注射速度为70mm/s，模温为60℃，将成型的材料自然冷却至室温，即可得到一种聚乳酸竹纤维复合材料。
本发明制备的聚乳酸竹纤维复合材料吸水性为0.08%，使用寿命为10年。
实例2
首先称取15g竹纤维加入到烧杯中，再加入250mL质量浓度为18%NaOH溶液，浸泡3.5h，过滤，得到滤渣，即预处理后的竹纤维；然后将上述预处理后的竹纤维加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在85℃，再加入6g聚二甲基硅氧烷，搅拌25min，再加入0.4g2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，搅拌反应3.5h，升高温度至115℃，搅拌反应2.5h，得到聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物；再向上述聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物中加入3g聚丙烯，控制温度在125℃，再依次加入0.6g乙烯基三乙氧基硅烧、0.2g过氧化月桂酰，搅拌反应3.5h，得到聚丙烯-有机硅改性竹纤维；将上述聚丙烯-有机硅改性竹纤维加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在85℃，再依次加入55g聚乳酸、2g4,4-双（2,2-二甲基苄基）二苯胺、15g甘油，搅拌15min，得到混合物；最后将上述混合物加入到11000rpm高速混合机中，高速搅拌2.5h，将分散均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为290r/min，机头温度为190℃，挤出造粒，将挤出的物料注塑成型，控制注塑压力为0.7MPa，注射速度为80mm/s，模温为70℃，将成型的材料自然冷却至室温，即可得到一种聚乳酸竹纤维复合材料。
本发明制备的聚乳酸竹纤维复合材料吸水性为0.06%，使用寿命为11年。
实例3
首先称取20g竹纤维加入到烧杯中，再加入300mL质量浓度为20%NaOH溶液，浸泡4h，过滤，得到滤渣，即预处理后的竹纤维；然后将上述预处理后的竹纤维加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在90℃，再加入8g聚二甲基硅氧烷，搅拌30min，再加入0.5g2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，搅拌反应4h，升高温度至120℃，搅拌反应3h，得到聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物；再向上述聚二甲基硅氧烷改性竹纤维混合物中加入4g聚丙烯，控制温度在130℃，再依次加入0.8g乙烯基三乙氧基硅烧、0.3g过氧化月桂酰，搅拌反应4h，得到聚丙烯-有机硅改性竹纤维；将上述聚丙烯-有机硅改性竹纤维加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在90℃，再依次加入60g聚乳酸、3g4,4-双（2,2-二甲基苄基）二苯胺、20g甘油，搅拌20min，得到混合物；最后将上述混合物加入到12000rpm高速混合机中，高速搅拌3h，将分散均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300r/min，机头温度为200℃，挤出造粒，将挤出的物料注塑成型，控制注塑压力为0.8MPa，注射速度为90mm/s，模温为80℃，将成型的材料自然冷却至室温，即可得到一种聚乳酸竹纤维复合材料。
本发明制备的聚乳酸竹纤维复合材料吸水性为0.03%，使用寿命为12年。