[发明专利]一种全生物降解的聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料及其制备技术领域，特别涉及一种全生物降解的聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

生物质转化是国际生物质产业发展的重要方向，石化资源的枯竭、污染促进了天然高分子材料的发展。聚乳酸作为一种脂肪族聚酯，它是以可再生的生物质资源(淀粉等)而非石油资源为原料合成的生物基高分子，其不仅摆脱了对石油资源的依赖，且其生产制造过程给环境带来的负荷小，再加之其具有一定的机械性能和良好的热塑性、可堆肥性，尤其是具有可完全降解性及原料来源可再生性，更使其受到人们的广泛关注，目前已经被成功应用于汽车内饰、纺织、机械配件、医学等领域。

然而，由于聚乳酸结构复杂、分子量分布范围较宽，特别是聚乳酸存在韧性差(缺口冲击强度仅为3kJ/m2左右)，耐热变形温度低(耐热变形温度仅为55℃左右)等主要问题，大大限制了聚乳酸的工程化加工和应用开发。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种全生物降解的聚乳酸复合材料及其制备方法。

一种全生物降解的聚乳酸复合材料，含有以下重量份的物质：

聚乳酸        40-93

增韧剂        5-40

增塑剂        1-10

植物纤维      1-30

抗氧剂        0.1-2

硅烷偶联剂    0.1-1。

优选的，所述的增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元共聚物一种或数种的混合物。

优选的，所述的增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物，其型号为HX-MTLA001。

优选的，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰化柠檬酸三乙酯、甲酰胺乙酰化柠檬酸三丁酯中的一种或数种的混合物。

优选的，所述的植物纤维为竹纤维、大麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、亚麻纤维、棕榈纤维中的一种或数种的混合物。

优选的，所述的植物纤维为成卷的长纤或长径比为5-30的短纤。

优选的，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三甲氧基硅烷中的一种或数种的混合物。

优选的，优选的硅烷偶联剂为为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

优选的，所述的抗氧剂为四(β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸环己酯，硫代二丙酸二月桂酯中的一种或数种的混合物。

本发明还提出了一种全生物降解的聚乳酸复合材料的制备方法，包括包括以下步骤：

步骤1，将植物纤维用浓度为0.1％-1％硅烷偶联剂处理并于鼓风干燥箱中80℃烘干；

步骤2，将聚乳酸、增韧剂分别在50℃-80℃下真空干燥3-8小时，使其含水量小于0.02％；

步骤3，将步骤步骤2得到的干燥后的聚乳酸和增韧剂与增塑剂、抗氧剂等按照配比在干燥的高速搅拌机中搅拌，使其混合均匀，然后在双螺杆挤出机中进行反应，螺杆转速为25rpm～180rpm，挤出温度为170℃～190℃，植物纤维采取侧位进料的方式加入到螺杆挤出机中，产物冷却切粒，真空烘干，得到增韧耐热的聚乳酸复合材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

植物纤维复合聚乳酸改性，既可以增强聚乳酸材料力学性能和耐热性能，同时又完全可降解，且其原材料可再生，资源丰富；纤维采取侧位进料的方式，螺杆对纤维的破坏更小，纤维的增强、增韧效果更好；使用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)接枝聚乳酸共聚物作为增韧剂，既大大提高了PBS与聚乳酸的相容性，又可以提高复合材料的韧性和耐热性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

在本发明实施例中，所提及的份均为重量份。

实施例1：

配比：聚乳酸为93份，聚丁二酸丁二醇酯为5份，邻苯二甲酸二辛酯为1份，大麻纤维为1份，四(β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯为0.1份、乙烯基三氯硅烷0.1份。

其制备方法为：