[发明专利]一种竹纤维增强的可降解PLA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，具体涉及一种竹纤维增强的可降解PLA材料及其制备方法。

背景技术

中国竹类资源丰富，竹材加工业发达，但随着农林业的发展，林业生产加工过程中的竹制品废弃物（竹粉、竹丝、竹枝条等）不断增加，不仅对生态环境造成污染，而且也造成物质资源的浪费。据统计：常见的竹材物理机械性能加工，其重量利用率低于40%，有60%以上的竹材成为加工剩余物。另外，随着社会的不断进步，塑料制品越来越成为人们日常生活不可或缺的用品，但塑料制品在给人们带来便利的同时，也带来一系列的问题：1、目前的塑料主要是通过石油、天然气等不可再生资源提炼而成，而地球的石油等资源储量有限，随着人类的不断开采，危机四伏，价格猛涨；2、塑料废弃物在环境中较难自行降解，随着塑料制品的应用领域不断扩大，由此造成的环境污染日益严重。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前产业现状，提供一种竹纤维增强的可降解PLA材料及其制备方法，其所得竹纤维增强的可降解PLA材料具有环保、可降解、节省石油资源等优点，且其制备方法生产效率高、成本低廉、设备投入少、易于产业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种竹纤维增强的可降解PLA材料，其所用原料按重量份计为：聚乳酸树脂30～70份；竹纤维15～40份；偶联剂0.5～2份；无机粉体10～30份；相容剂0.5～5份；抗氧剂0.1~0.5份；分散剂0.5~3份；润滑剂3~5份。

所述竹纤维的平均直径为45?250μm。

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚合异氰酸酯、硅烷偶联剂、马来酸酐/过氧化物引发剂混合物中的一种或几种；

所述硅烷偶联剂包括六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷。

所述无机粉体为碳酸钙、高岭土、滑石粉、硅灰石粉中的一种或几种。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MA）、马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MA）、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MA）、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SEBS-g-MA）中的一种或几种。

所述抗氧剂是将四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯按重量比2︰1混合而成。

所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的一种或几种。

所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的一种或几种；

所述硬脂酸金属盐包括硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙、硬脂酸锌。

所述竹纤维增强的可降解PLA材料的制备方法包括以下步骤：

1）将竹纤维粉碎成能通过60?325目筛的竹粉，然后在110℃下真空烘干12小时，使其水分含量不超过10%（优选地，其水分含量不超过2%）；再加入偶联剂，在高混机中进行30min表面改性处理，制得活性竹粉；

2）将步骤1）所得活性竹粉与聚乳酸树脂、无机粉体、相容剂、抗氧剂、分散剂、润滑剂按比例加入高速混合机中，以1000r/min混合20min制成预混料；

3）将步骤2）所得预混料注入螺杆挤出机中进行熔融共混、造粒。

所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或多螺杆挤出机；其挤出模头温度为150℃，螺杆转速为200r/min。

本发明的优点在于：

（1）本发明提出了一种竹纤维增强的可降解PLA材料，其是通过将竹纤维、无机粉体及其他助剂与聚乳酸树脂共混制得。这不仅可以有效提高PLA材料的强度，而且该材料可降解、绿色环保，具有良好的环境效益和经济效益。

（2）本发明采用偶联剂对竹纤维进行表面改性处理，同时通过添加相容剂及其他助剂提高竹纤维与树脂之间的界面相容性，并同时提高复合材料的加工流动性，从而提高产品的综合性能。

（3）本发明还提出了一种竹纤维增强的可降解PLA材料的制备方法，该方法具有生产效率高、成本低廉、设备投入少、易于产业化生产等优点。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

所用竹纤维的平均直径为45?250μm。

所用抗氧剂是将四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯按重量比2︰1混合而成。