[发明专利]一种改性木质素/聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性木质素/聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法，该复合材料由经过甲醛、环氧丙烷、碳酸丙烯酯等改性后的木质素与聚碳酸亚丙酯和增容剂在螺杆挤出机中熔融共混而成。改性后的木质素增强了其与PPC的相容性以及在PPC中的分散状态，使其能以纳米尺寸与PPC混合。该复合材料具有较好的力学、热氧老化、抗紫外线以及降解性能，可应用于包装材料、家用地膜、形状记忆合金材料等领域。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及利用改性木质素与聚碳酸亚丙酯熔融共混制备高性能、可降解的复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸亚丙酯(PPC)是由二氧化碳与环氧丙烷交替共聚得到的一种可降解脂肪族聚碳酸酯，具有良好的生物相容性、透明性和气体阻隔性等优点。然而，PPC分子为无定型结构，且主链存在大量醚键，导致其玻璃化转变温度低，力学性能和热稳定性差，严重限制其加工和应用范围。因此，为改善PPC加工性能、热稳定性能，拓宽其使用范围，对PPC进行改性是非常有必要的。

目前常用的改性手段包括化学改性、共混改性、增强改性等。这些改性手段中，将PPC与其它可降解聚合物材料共混改性具有操作简便，可明显改善PPC的综合使用性能，可极大提高其应用价值等优点。聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚β-羟基丁酸酯、聚乙二醇、聚已内酯等常见的可降解聚合物与PPC共混改性已有较多文献报道，然而这些人工合成的可降解聚合物价格昂贵导致其使用成本较高，采用可再生的天然聚合物材料改性PPC可解决这一问题。可再生的天然聚合物，不仅可降解而且成本较低，是改性PPC的理想材料。

淀粉、壳聚糖、纤维素及改性纤维素、木屑及苎麻纤维等木质纤维材料与PPC的共混改性已有报道。木质素是一种天然芳香族聚合物，来源于造纸过程中产生的废液。相比于上述天然材料，木质素来源广泛，价格低廉，将木质素作为PPC的改性材料不仅有利于环境保护，也可降低PPC成本，使木质素变废为宝。目前关于木质素与PPC的共混改性报道极少。潘莉莎等采用熔融共混法将未改性的碱木质素、木质素磺酸钙与PPC共混，提高了PPC的热稳定性、力学性能和降解性能(潘莉莎等,聚碳酸亚丙酯/木质素熔融共混改性研究.中国造纸,2011(11):第26-30页)，然而未改性的木质素与PPC相容性较差，在PPC基体中的分散尺寸较大导致其对PPC力学性能提高有限。综上所述，暂未发现关于改性木质素与PPC共混改性的专利技术和研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有PPC改性技术存在的不足，提供一种改性木质素/聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法。该方法利用甲醛、环氧丙烷、碳酸丙烯酯等对木质素进行改性后与PPC进行熔融共混，改性后的木质素分子存在大量可与PPC作用的活性位点，增强了其与PPC的相容性，改善木质素分子在PPC中的分散状态，提高了复合材料的力学性能、热性能以及降解性能。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种改性木质素/聚碳酸亚丙酯复合材料，由聚碳酸亚丙酯和改性木质素熔融共混而成，其中聚碳酸亚丙酯的质量分数为20％-80％，改性木质素为木质素经甲醛或环氧丙烷或碳酸丙烯酯改性后的产物。

按照上述方案，聚碳酸亚丙酯的质量分数优选为40％-60％。

按照上述方案，所述聚碳酸亚丙酯的数均分子量为50000-250000Da。

按照上述方案，所述木质素选自碱木质素、硫酸盐木质素、酶解木质素、乙酸木质素、高沸醇木质素、丙酮木质素、氨木质素、酚木质素、离子液体木质素、爆破木质素、超临界萃取木质素等造纸工业、生物乙醇工业中的副产物以及溶剂型木质素中的一种或多种形成的混合物。