[发明专利]一种改性纤维填充的PBAT生物基聚酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种改性纤维填充的PBAT生物基聚酯复合材料及其制备方法。首先采用碱溶液和偶联剂对棉杆纤维进行表面改性以改善纤维与聚酯基体的界面相容性，再通过酯化、酯交换和缩聚反应制备得到高强度和耐热性的含呋喃环改性聚酯，然后将改性纤维、含呋喃环改性聚酯和PBAT三种组分共混制得具有良好力学性能和热稳定性的可降解生物复合材料，并有效降低生物降解塑料的制备成本，且该制备方法合成工艺简单可控、产率高，适宜大规模工业生产，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种改性纤维填充的PBAT生物基聚酯复合材料及其制备方法。

背景技术

面对全球化的资源耗竭和塑料污染，基于生物基或可生物降解的聚合物制成的生物塑料开发迅速发展。目前已实现商业应用的可降解塑料有脂肪族聚酯和多糖系两大类，其中，PBAT作为一种可完全生物降解的脂肪族-芳香族共聚酯，由于具有良好的韧性、延展性和加工性能，是具有广阔前景的降解塑料之一，但PBAT价格高且强度不足导致应用严重受限。

据统计目前我国棉花年总产量约达到700万吨，然而大量棉杆被丢弃或焚烧，未能得到有效利用，因而从棉杆中提取纤维是一种变废为宝、资源合理优化利用的方式。棉杆纤维具有良好的力学性能且价格低廉，但棉杆纤维表面有大量羟基，与其他材料结合界面相容性差。因此，有不少的研究采用植物纤维增强生物可降解树脂制备复合材料，但也普遍存在界面相容性差、强度低、热稳定性差和加工流动性差等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，通过加入棉杆纤维、含呋喃环改性聚酯与PBAT熔融共混制成可降解生物复合材料，通过改善棉杆纤维与含呋喃环改性聚酯/PBAT聚合物的界面相容性，从而提高复合材料的强度、耐热性和力学性能，并有效降低生物降解塑料的成本，实现棉杆资源的有效利用。该制备方法合成工艺简单可控、产率高，适宜大规模工业生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种改性纤维填充的PBAT生物基聚酯复合材料包括以下重量份的原料：PBAT 80-100份、改性纤维10-40份、含呋喃环改性聚酯3-15份、抗氧剂0.1-0.5份、偶联剂A 0.1-0.8份以及润滑剂0.1-1.0份。

优选的，作为本发明的较佳实施方案，一种改性纤维填充的PBAT生物基聚酯复合材料包括以下重量份的原料：PBAT90份、改性纤维25份、含呋喃环改性聚酯12份、抗氧剂0.3份、偶联剂A 0.6份以及润滑剂0.5份。

优选的，所述改性纤维为改性棉杆纤维，所述改性棉杆纤维的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将棉秆纤维置于温度为30-60℃的碱溶液中浸泡2-3h，用去离子水、乙醇或异丙醇交替洗涤到滤液呈中性，在60-80℃的干燥箱中干燥6-12h，

步骤二：将步骤一所得棉秆纤维置于偶联剂B-乙醇水混合溶液中浸泡1-3h，过滤出棉杆纤维，并放入60-80℃烘箱中真空干燥12-24h，烘干后得到改性棉杆纤维。

优选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氨溶液、氢氧化锂溶液、尿素溶液中的至少一种，浓度为0.5-3mol/L；

优选的，所述偶联剂B为硅烷偶联剂KH560、十六烷基三甲氧基硅烷、马来酸酐类偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。