[发明专利]一种聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料及制法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种竹粉改性聚乳酸复合材料，特别涉及到聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料，以及该复合材料的制备方法。

背景技术

目前通用材料主要集中在聚乙烯、聚丙烯方面，其应用需要消耗大量石油资源，其 “白色”垃圾问题与日俱增，造成了不可忽视的能源危机和环境污染。开发潜在新型包装材料成为学术与工业界研究热点。近年来，随着陶氏化学首先开发出工业化聚乳酸以来，聚乳酸（PLA），作为以（玉米、马铃薯等）可再生的植物资源为原料经化学合成制备的生物降解高分子，属于一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度和熔点分别为60oC和175oC左右，在室温是一种处于玻璃态的硬质高分子。同普通高分子一样，PLA可进行挤出、流延制膜、吹膜、注塑、吹瓶、纤维等成型加工。经过热成型、纺丝等二次加工后得到的产品可以广泛应用在服装、纺织、无纺布、包装、农业、林业、土木建筑、医疗卫生用品、日常生活用品等领域。PLA具有良好的可堆肥性、生物降解性、降解产生的二氧化碳和水可以返回自然界，重新加入到植物的光合作用过程中，有助于维持碳循环的平衡，综合性能能够满足可持续发展的要求。由于纯PLA存在冲击性能较差、加工性能有待提高及成本较高等缺点，使其应用受到很大限制。改善PLA的韧性、提高其加工性能是近年来国内外学者研究的热门领域，目前常用的方法主要是自增强，或与其他材料 (如矿物、碳纤维、天然纤维等)复合制备新材料。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料，既可以通过石油化工产品满足需求，也可通过纤维素、奶业副产物、葡萄糖、果糖、乳糖等自然界可再生农作物产物经生物发酵生产，高分子量的PBS具有优异的综合性能。力学性能接近聚丙烯(iPP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料：耐热性能好，热变形温度接近100^oC， PBS只有在堆肥、水体等接触特定微生物条件下才发生降解，在正常储存和使用过程中性能非常稳定。凭借优异的综合性能，PBS迅速成为可广泛推广使用的通用型完全生物降解材料之一。其本身具有良好的性价比，开发节能环保高性能生物降解复合材料具有重大应用价值。是常用生物降解聚合物。

MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）是高分子材料中常用的改性剂，LDI（赖氨酸二异氰酸酯）是生物相容性的偶联剂，可作为医疗产品生产用途的偶联剂，可用于人体植入材料生产。为了提高聚丁二酸丁二醇酯与基体的相容性。通常需要两组份添加其它助剂，处理的方法主要加入增塑剂、偶联剂、三官能团有机改性剂等。通过对偶联剂偶联处理，可显著提高聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯复合材料的界面结合性、耐水性、力学性能、结晶性能等。关于此类偶联剂与聚丁二酸丁二醇酯、竹粉改性聚乳酸的研究未见相关报道。

竹粉通过自然界中竹子生产的，是可再生的资源，是世界上最有用途的植物，生长周期非常短，开发可再生资源的竹粉复合材料具有显著经济与社会效益，加之聚乳酸成本较高，竹粉引入可降低成本。因此开发此类竹粉改性聚乳酸可生物降解、低成本复合材料具有显著社会意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高拉伸率、综合拉伸强度以及刚性平衡的高性能聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料。

本发明的另一个目的是提供聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料的制备方法，在聚乳酸等聚合物与竹粉的混合物中混入偶联剂，经挤出机或密炼机熔融共混，让聚丁二酸丁二醇酯、竹粉在偶联剂作用下均匀分散于聚乳酸基体得到该复合材料。

本发明聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料含有：聚乳酸（PLA），聚丁二酸丁二醇酯（PBS），偶联剂，以及占聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯两种组分总重量1-10wt%的竹粉。

其中，所述聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯的重量比为6-8 ：2-4；所述偶联剂含量为聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯两种组分总重量的3-5wt%，所述偶联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）或赖氨酸二异氰酸酯（LDI）。所述竹粉是50-1000目竹粉。

上述聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/竹粉复合材料的制备方法，包括以下步骤：

①、将烘干的竹叶送入粉碎机中粉碎成粉，过100-1000目筛子得到竹粉，然后置于65-80度烘箱中烘干；及

②、取聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯合计100重量份，与1-10重量份的烘干的竹粉送入搅拌机中以30-80rpm转速搅拌预混合得到三组分混合物；其中，聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯的重量比为6-8 ：2-4；