[发明专利]生物可降解的改性竹材复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，更具体涉及一种生物可降解的改性竹材复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料工业的蓬勃发展给人们的日常生活带来了很大便利，但同时塑料废弃物产生的“白色污染”在倡导环保低碳生活的今天成为越来越不容忽视的问题。可降解材料的研究和开发被视为解决这一问题的理想途径，其中生物可降解材料被寄予厚望。脂肪族聚酯为生物可降解材料中非常重要的一类，这其中聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，因具有优良的生物可降解性和加工性，受到广泛的关注，是生物可降解聚酯材料中的研究和应用热点之一。

近年来，PBS树脂发展很快，但也暴露出成本较高，力学性能、耐热性能较差等问题。解决这一问题的有效途径之一就是进行共混改性。为了不影响材料本身的生物可降解性能，保证产品的环保性，采用天然可降解材料与聚酯进行共混具有很大的优势。

天然植物作为环境友好的可降解材料在过去的几十年里受到了广泛的关注。天然纤维具有资源丰富、价廉质轻、比强度高等优点，同时又属于可再生资源，而且还具有良好的生物降解性，在某些应用领域是合成纤维（碳纤维、玻璃纤维等）的理想替代品。主要的植物纤维来源有亚麻、苎麻、黄麻、竹材、木材、洋麻、剑麻等，这其中竹材不仅资源丰富、有优异的力学性能，还具有天然抗菌、除臭、吸湿放湿、抗紫外线等优点，是一类非常重要的增强材料。就我国而言，竹资源尤为丰富，种类和竹林面积均居亚太地区首位，合理有效的利用这笔天然财富，有很大的现实意义。且竹子的再生能力强，成材期短，生长迅速，因此在价格方面有明显优势，具有广阔的应用前景，兼具环保和经济效益，符合我国目前的发展要求。

目前关于竹材填充改性生物降解树脂方面的研究不多，专利CN101760037A中，公开了一种公开了完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法，其中包括了竹粉和PBS，但制备过程中加入了冲击改性剂和无机填料来改善力学性能，制品的生物降解型有一定影响，最终力学性能较PBS纯树脂有所下降。

专利CN102585464A中公开了一种聚乳酸/聚丁二酸丁二醇醋/竹粉复合材料的制备方法，在聚乳酸等与竹粉的混合物中混入偶联剂，再经挤出机或密炼机熔融共混得到该复合材料。该材料中主要成分为聚乳酸，PBS含量较少。填充物只有竹粉，产物性能提高不明显。制备过程中利用二异氰酸酯为偶联剂，竹粉也利用氢氧化钠进行了处理，这些添加剂的残留会影响到最终制品的使用范围。

专利CN101942184中公开了一种竹粉填充生物可降解复合材料及其制备方法，其中用到了PBS为一种基体树脂，所使用的竹材限定为竹粉，专利中利用了辅助填料和成核剂来改善产物力学性能。但专利中对竹材中很重要的一类竹纤维共混复合物未做考察。

专利CN102268180中公开了一种生物基可降解复合材料及其制备方法。所使用的基体树脂限定为聚羟基丁酸戊酸共聚酯。所使用的竹纤维限定为长径比100~2000。

专利CN101760034中公开了一种改性竹纤维复合材料及其制备方法。所使用的竹纤维的具体尺寸如目数、直径、长度等信息未提供。所使用的基体树脂限定在不饱和聚酯树脂。所使用的制备方法限定为热压成型。

目前关于聚丁二酸丁二醇酯和竹材，尤其是竹纤维改性PBS的相关专利和文献还没见报道，与竹粉的填充改性相比，竹纤维改性PBS，在降低PBS成本，拓展生物降解聚酯材料应用范围的同时，可以在一定程度上提高材料的力学性能，起到降低成本和提高性能的综合效果，是一种较为适合工业化应用的新方法。同时，本专利中采用的方法，除偶联剂外，未加任何无机和有机添加剂，因此，有害残留少，可以使用在食品和医用材料上。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术现状提供一种绿色环保的生物可降解改性竹材复合材料，该复合材料由改性竹材和PBS为主要原料制得。

本发明的第二个目的是提供一种生物可降解改性竹材复合材料的制备方法，该方法生产效率高、成本低廉、适合生产各种形状制品。

本发明的生物可降解的改性竹材复合材料，其原料配方按质量份数计如下：

聚丁二酸丁二醇酯100份；

改性竹材 0~35份。

所述的聚丁二酸丁二醇酯重均分子量为8~15万。

所述改性竹材为改性长竹纤维、改性短竹纤维、改性竹粉。改性长竹纤维的长度为10~20mm，改性短竹纤维的长度为0.2~0.8mm，改性竹粉为300目。

该生物可降解的改性竹材复合材料的制备方法如下：

（1）对竹材进行表面改性；