[发明专利]植物纤维增强聚乳酸发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种植物纤维增强聚乳酸(PLA)发泡材料及其制备方法，属于聚合物加工技术领域。

背景技术

目前，发泡聚苯乙烯(EPS)因其质轻价廉、耐油防水等优点占据着日常塑料消费的主要市场份额。然而废弃聚苯乙烯在自然条件下不可降解，造成了严重的“白色污染”，给环境带来了巨大的压力；再者，聚苯乙烯以不可再生的石化资源为原料，而石化资源正面临着能源日益紧缺的危机。因此，这无疑是一种有悖于低碳经济和可持续发展的材料，寻求一种全新的、可降解的、环境友好型材料变得刻不容缓。

聚乳酸是由淀粉发酵产物乳酸聚合而制得的一种热塑性生物可降解材料，它在自然界中受微生物、水、酸、碱等作用下能完全分解，最终产物是二氧化碳和水，不会造成环境的污染，且它具有与聚苯乙烯相仿的力学和加工性能。因此，聚乳酸发泡材料可作为环保材料代替EPS而广泛应用。公开号为CN 101362833A的专利申请中，将聚乳酸、增黏改性剂、抗氧剂、发泡剂、发泡助剂、泡孔稳定剂和脱模剂按比例进行高温混合，然后置入模具中，在一定温度和压力的硫化机上进行模压发泡，制得聚乳酸泡沫塑料，该聚乳酸泡沫塑料可以代替聚苯乙烯发泡材料广泛的应用于隔热、隔音、防震等领域。公开号为CN 101619158A的专利申请中，公布了一种以聚乳酸、增韧剂、成核剂、发泡剂、助剂等为原料，通过高速混合、混炼、模压发泡等工序制备的聚乳酸发泡材料及其制备方法。该方法制备的聚乳酸发泡材料具有耐冲击性好、断裂伸长率高、拉伸强度高、使用后可完全生物降解的优点。

然而，以聚乳酸为单一原料的发泡材料存在着成本高、质硬性脆、韧性差、软化点低、结晶度高、降解速度不易控制等弊端，这在很大程度上限制了聚乳酸发泡材料的用途，急需通过改性的方法使其性能得到改善。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，因其密度低、价格低廉、机械强度高、可降解再生而成为全球研究的热点。以天然纤维作为增强材料，制备天然纤维增强复合材料的研究引起了人们的广泛关注。公开号为CN 101235192A专利中以聚乳酸、植物纤维、结晶成核剂、成核助剂为原料制备的聚乳酸/天然纤维复合材料，具有高耐热性，较好的机械性能以及较好的成型加工性。上述专利固有其独特之处，但是并没有很好的解决聚乳酸和纤维的界面相容性问题。

目前，还未见到有关于植物纤维增强聚乳酸发泡材料的专利公开，这主要因为一方面聚乳酸熔体强度低，另一方面天然纤维与聚乳酸的相容性差，而使植物纤维增强聚乳酸发泡材料难以制备。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种界面相容性好、韧性好、表观密度低、生产成本低、可完全生物降解从而环境友好的植物纤维增强聚乳酸发泡材料。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种植物纤维增强聚乳酸发泡材料，该材料(各组分用量的总和为100％)由以下重量百分比的各组分制备而成：

聚乳酸        20％～95％

植物纤维粉    1％～60％，

发泡剂        1％～5％，

成核剂        1％～5％，

抗氧剂        1％～5％，

增容剂        1％～5％。

本发明上述的的聚乳酸为聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一种或几种的混合物或几种的共聚物。

上述的植物纤维粉是农作物废弃物秸秆(如玉米秸秆纤维)、稻麦草、竹纤维、木纤维、大麻纤维、棉纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、蕉麻纤维等植物纤维经粉碎机粉碎成(本领域常规粉碎技术)的植物纤维粉中的一种或几种的混合物。

上述的各种植物纤维粉的粒径大小均满足可以通过80目筛。

上述的发泡剂为碳酸氢钠、碳酸铵、亚硝酸铵、二偶氮氨基苯(二氨基联苯胺，DAB)、偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)、偶氮二甲酸钡、偶氮二甲酸酯、二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)、N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二酰胺(NTA)、三亚硝基三亚甲基三胺、4，4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)、3，3’-二磺酰肼二苯砜、苯磺酰肼(BSH)、对甲苯磺酰肼(TSH)、2，4-甲苯二磺酰肼、对(N-甲氧基甲酰氨基)苯磺酰肼中的一种或几种的任意比复合物。

上述的成核剂为滑石粉、云母、二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、蒙脱土、高岭土、氧化锌、氧化钙、氧化铝、氧化镁、氧化钒、炭黑中的一种或几种的混合物，上述成核剂均为无机化合物，环境污染小。