本发明属于日用品领域，具体涉及一种用蒙脱土-复合改性秸秆纤维粉-聚乳酸制备棉签棒材料的方法。
背景技术：
聚乳酸，源自自然，又回归于自然，是一种无污染的可降解的可再生生物材料，可满足人类对环境友好型可持续发展经济的需求。但是聚乳酸的热稳定性差，韧性差，这就限制了其在市场的发展，通过反应性蒙脱土对其改性，由于反应性蒙脱土与聚乳酸间的较强的相互作用，提高其与聚乳酸的相容性以及其在聚乳酸基体中的分散性，以达到在提高聚乳酸热稳定性的同时也不影响其他性能，对聚乳酸在一次性产品及包装等领域的应用具有很大的意义。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用蒙脱土-复合改性秸秆纤维粉-聚乳酸制备棉签棒材料的方法，依照该方法制作的棉签棒材料具有优异的力学性能，可生物降解。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用蒙脱土-复合改性秸秆纤维粉-聚乳酸制备棉签棒材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钠基蒙脱土的有机化：
向4-6份钠基蒙脱土中1:30-35加入去离子水，机械搅拌1-2h后，升温至70-75℃，滴加稀盐酸溶液调节悬浮液ph为6；将0.5-1份表面活性剂和异丙醇制成水溶液，搅拌下滴加到悬浮液中，保温反应25-35min后，在80-85℃下超声反应10-15min，静置降温，抽滤，用乙醇水溶液反复洗涤至无溴离子，在40-50℃真空干燥箱中干燥至恒重，研磨、过200目筛，制得反应性蒙脱土；
（2）秸秆纤维粉的碱-偶联剂复合改性：
将碱处理秸秆纤维粉1:8加入到质量浓度为1%的硅烷偶联剂kh550溶液中，搅拌均匀，充分浸泡处理20-24h后，将水分挤干，在80-85℃鼓风干燥箱中烘干20-24h后，用超细粉碎机进行细粉碎，过80-120目筛，得到碱-偶联剂复合改性处理的秸秆纤维粉；
（3）模压成型工艺：
将75-80份粉末状聚乳酸在50-55℃干燥箱中干燥1-2h；将干燥聚乳酸与(1)、(2)中所得物料及10-15份增韧剂、4-5份马来酸酐接枝聚乳酸、4-5份硅烷偶联剂、3-4份硬脂酸锌、2-3份增塑剂、2-3份润滑剂、1-2份发泡剂放入80-85℃高速混炼机中混炼15-20min，加入到模具中，再放到加热的平板硫化机上，模压成型，待模具冷却取出，制得棉签棒材料。
进一步的，步骤（1）中稀盐酸溶液浓度为0.1-0.2mol/l，表面活性剂为3-氯-2羟丙基三甲基溴化铵，乙醇水溶液的体积浓度为10-15%。
进一步的，步骤（2）中秸秆纤维粉的碱处理方法：将秸秆晾干，用塑料破碎机粗碎，再用超细粉碎机将粗秸秆纤维打成粉状，过80-120目筛，1:8加入浓度为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀，充分浸泡碱处理48h后，水洗至中性，将水分挤干后，在80-85℃鼓风干燥箱中烘干20-24h，再用超细粉碎机进行细粉碎，过80-120目筛，得到20-25份碱处理秸秆纤维粉。
进一步的，步骤（3）中增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯，增塑剂为增塑剂dop，发泡剂为发泡剂ac；
模压成型工艺参数：加压4-6mpa、模压温度为180-190℃、模压时间为10-12min、保压时间为4-5min。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）采用阳离子交换原理，用3-氯-2羟丙基三甲基溴化铵对钠基蒙脱土进行有机化改性，制备了反应性蒙脱土；改性后的有机吸附量高、层间距大，反应性蒙脱土在聚乳酸基体中既有剥离态也要插层态，对聚乳酸的改性效果好，可提高聚乳酸的热稳定性和力学性能。
（2）采用氢氧化钠和硅烷偶联剂溶液对秸秆纤维进行表面处理，会使秸秆纤维表面形态和结构发生变化，达到对秸秆纤维表面进行改性的目的；偶联剂溶液对秸秆纤维进行表面处理，偶联剂一端的极性基团与纤维表面结合，另一端的非极性基团与树脂结合，将原本相容性不好的两者结合在一起，使复合材料界面结合性增强；碱-偶联剂复合处理后，秸秆纤维和聚乳酸的界面相容性增强，复合材料的界面结合性明显增强，力学性能和热稳定性性能提高。
（3）以秸秆纤维粉为填料，聚乳酸为基体，通过模压成型法制备秸秆纤维粉-聚乳酸木塑复合材料，加入马来酸酐接枝聚乳酸和硅烷偶联剂，改善秸秆纤维粉-聚乳酸木塑复合材料界面相容性，增韧剂聚丁二酸丁二醇酯能提高木塑复合材料韧性，增韧效果佳且断面形态结构平整光滑。
具体实施方式
实施例1
一种用蒙脱土-复合改性秸秆纤维粉-聚乳酸制备棉签棒材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钠基蒙脱土的有机化：
向4份钠基蒙脱土中1:30加入去离子水，机械搅拌1h后，升温至70-75℃，滴加稀盐酸溶液调节悬浮液ph为6；将0.5份表面活性剂和异丙醇制成水溶液，搅拌下滴加到悬浮液中，保温反应25min后，在80-85℃下超声反应10min，静置降温，抽滤，用乙醇水溶液反复洗涤至无溴离子，在40-50℃真空干燥箱中干燥至恒重，研磨、过200目筛，制得反应性蒙脱土；
（2）秸秆纤维粉的碱-偶联剂复合改性：
将碱处理秸秆纤维粉1:8加入到质量浓度为1%的硅烷偶联剂kh550溶液中，搅拌均匀，充分浸泡处理20h后，将水分挤干，在80-85℃鼓风干燥箱中烘干20h后，用超细粉碎机进行细粉碎，过80目筛，得到碱-偶联剂复合改性处理的秸秆纤维粉；
（3）模压成型工艺：
将75份粉末状聚乳酸在50-55℃干燥箱中干燥1h；将干燥聚乳酸与(1)、(2)中所得物料及10份增韧剂、4份马来酸酐接枝聚乳酸、4份硅烷偶联剂、3份硬脂酸锌、2份增塑剂、2份润滑剂、1份发泡剂放入80-85℃高速混炼机中混炼15min，加入到模具中，再放到加热的平板硫化机上，模压成型，待模具冷却取出，制得棉签棒材料。
进一步的，步骤（1）中稀盐酸溶液浓度为0.1mol/l，表面活性剂为3-氯-2羟丙基三甲基溴化铵，乙醇水溶液的体积浓度为10%。
进一步的，步骤（2）中秸秆纤维粉的碱处理方法：将秸秆晾干，用塑料破碎机粗碎，再用超细粉碎机将粗秸秆纤维打成粉状，过80目筛，1:8加入浓度为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀，充分浸泡碱处理48h后，水洗至中性，将水分挤干后，在80-85℃鼓风干燥箱中烘干20h，再用超细粉碎机进行细粉碎，过80目筛，得到20份碱处理秸秆纤维粉。
进一步的，步骤（3）中增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯，增塑剂为增塑剂dop，发泡剂为发泡剂ac；
模压成型工艺参数：加压4mpa、模压温度为180℃、模压时间为10min、保压时间为4min。
实施例2
一种用蒙脱土-复合改性秸秆纤维粉-聚乳酸制备棉签棒材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钠基蒙脱土的有机化：
向6份钠基蒙脱土中1:35加入去离子水，机械搅拌2h后，升温至75℃，滴加稀盐酸溶液调节悬浮液ph为6；将1份表面活性剂和异丙醇制成水溶液，搅拌下滴加到悬浮液中，保温反应35min后，在80-85℃下超声反应15min，静置降温，抽滤，用乙醇水溶液反复洗涤至无溴离子，在40-50℃真空干燥箱中干燥至恒重，研磨、过200目筛，制得反应性蒙脱土；
（2）秸秆纤维粉的碱-偶联剂复合改性：
将碱处理秸秆纤维粉1:8加入到质量浓度为1%的硅烷偶联剂kh550溶液中，搅拌均匀，充分浸泡处理24h后，将水分挤干，在80-85℃鼓风干燥箱中烘干24h后，用超细粉碎机进行细粉碎，过120目筛，得到碱-偶联剂复合改性处理的秸秆纤维粉；
（3）模压成型工艺：
将80份粉末状聚乳酸在50-55℃干燥箱中干燥2h；将干燥聚乳酸与(1)、(2)中所得物料及15份增韧剂、5份马来酸酐接枝聚乳酸、5份硅烷偶联剂、4份硬脂酸锌、3份增塑剂、3份润滑剂、2份发泡剂放入80-85℃高速混炼机中混炼20min，加入到模具中，再放到加热的平板硫化机上，模压成型，待模具冷却取出，制得棉签棒材料。
进一步的，步骤（1）中稀盐酸溶液浓度为0.2mol/l，表面活性剂为3-氯-2羟丙基三甲基溴化铵，乙醇水溶液的体积浓度为15%。
进一步的，步骤（2）中秸秆纤维粉的碱处理方法：将秸秆晾干，用塑料破碎机粗碎，再用超细粉碎机将粗秸秆纤维打成粉状，过120目筛，1:8加入浓度为5%的氢氧化钠溶液中，搅拌均匀，充分浸泡碱处理48h后，水洗至中性，将水分挤干后，在80-85℃鼓风干燥箱中烘干24h，再用超细粉碎机进行细粉碎，过120目筛，得到25份碱处理秸秆纤维粉。
进一步的，步骤（3）中增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯，增塑剂为增塑剂dop，发泡剂为发泡剂ac；
模压成型工艺参数：加压6mpa、模压温度为180-190℃、模压时间为12min、保压时间为5min。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中未对钠基蒙脱土进行有机化改性处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（2）中未采用硅烷偶联剂kh550溶液对碱处理秸秆纤维粉进行改性处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组市售棉签棒
为了对比本发明制得的棉签棒材料的力学性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的棉签棒材料，以及对照组对应的棉签棒，按照行业标准进行性能测试，降解实验是将本实施例制得的棉签棒材料和市售棉签棒进行土埋100天，然后测降解率；将观察结果记录如下表所示：
按照本发明方法制作的棉签棒材料具有优异的力学性能和热稳定性能，可生物降解，表观密度为0.97g/cm3；在对比实施例1中未对钠基蒙脱土进行有机化改性处理，导致棉签棒材料的力学性能变差；在对比实施例2中未采用硅烷偶联剂kh550溶液对碱处理秸秆纤维粉进行改性处理，导致棉签棒材料的力学性能变差。