專(zhuān)利名稱(chēng)：一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全生物降解的聚乳 酸復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)轉(zhuǎn)化是國(guó)際生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，石化資源的枯竭、污染促進(jìn)了天 然高分子材料的發(fā)展。聚乳酸作為一種脂肪族聚酯，它是以可再生的生物質(zhì)資源(淀粉等) 而非石油資源為原料合成的生物基高分子，其不僅擺脫了對(duì)石油資源的依賴(lài)，且其生產(chǎn)制 造過(guò)程給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)荷小，再加之其具有一定的機(jī)械性能和良好的熱塑性、可堆肥性，尤 其是具有可完全降解性及原料來(lái)源可再生性，更使其受到人們的廣泛關(guān)注，目前已經(jīng)被成 功應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾、紡織、機(jī)械配件、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。然而，由于聚乳酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分子量分布范圍較寬，特別是聚乳酸存在韌性差(缺 口沖擊強(qiáng)度僅為3kJ/m2左右)，耐熱變形溫度低(耐熱變形溫度僅為55 °C左右)等主要問(wèn) 題，大大限制了聚乳酸的工程化加工和應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法。一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，含有以下重量份的物質(zhì)聚乳酸40-93增韌劑5-40± 曾塑劑1-10植物纖維1-30抗氧劑0. 1-2硅烷偶聯(lián)劑 0.1-1。優(yōu)選的，所述的增韌劑為聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚 物、丙烯酸乙酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸三元共聚物一種或數(shù)種的混合物。優(yōu)選的，所述的增韌劑為聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物，其型號(hào)為 HX-MTLA001。優(yōu)選的，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬 酸三丁酯、乙?；瘷幟仕崛阴?、甲酰胺乙?；瘷幟仕崛□ブ械囊环N或數(shù)種的混合物。優(yōu)選的，所述的植物纖維為竹纖維、大麻纖維、黃麻纖維、劍麻纖維、亞麻纖維、棕 櫚纖維中的一種或數(shù)種的混合物。優(yōu)選的，所述的植物纖維為成卷的長(zhǎng)纖或長(zhǎng)徑比為5-30的短纖。優(yōu)選的，所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β -甲氧乙氧基)硅烷、 乙烯基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、β-(3，4_環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，Ν-(β_氨基乙基)-Y氨基丙基三甲氧基硅 烷、Y -氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-Y -氨基丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基巰基丙基三甲 氧基硅烷和Y-氯丙基三甲氧基硅烷中的一種或數(shù)種的混合物。優(yōu)選的，優(yōu)選的硅烷偶聯(lián)劑為為Y-氨丙基三乙氧基硅烷。優(yōu)選的，所述的抗氧劑為四(β _(3，5 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、 (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯，β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己 酯，硫代二丙酸二月桂酯中的一種或數(shù)種的混合物。本發(fā)明還提出了一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，包括包括以下步 驟步驟1，將植物纖維用濃度為0. -1%硅烷偶聯(lián)劑處理并于鼓風(fēng)干燥箱中80°C 烘干；步驟2，將聚乳酸、增韌劑分別在50°C-80°C下真空干燥3-8小時(shí)，使其含水量小于 0. 02% ；步驟3，將步驟步驟2得到的干燥后的聚乳酸和增韌劑與增塑劑、抗氧劑等按照配 比在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速 為25rpm 180rpm，擠出溫度為170°C 190°C，植物纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式加入到螺桿 擠出機(jī)中，產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果植物纖維復(fù)合聚乳酸改性，既可以增強(qiáng)聚乳酸材料力學(xué)性能和耐熱性能，同時(shí)又 完全可降解，且其原材料可再生，資源豐富；纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式，螺桿對(duì)纖維的破壞 更小，纖維的增強(qiáng)、增韌效果更好；使用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)接枝聚乳酸共聚物作為增 韌劑，既大大提高了 PBS與聚乳酸的相容性，又可以提高復(fù)合材料的韌性和耐熱性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。在本發(fā)明實(shí)施例中，所提及的份均為重量份。實(shí)施例1 配比聚乳酸為93份，聚丁二酸丁二醇酯為5份，鄰苯二甲酸二辛酯為1份，大麻 纖維為1份，四(β _ (3，5 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯為0. 1份、乙烯基三 氯硅烷0. 1份。其制備方法為(1)將成卷的大麻纖維用濃度為0. 乙烯基三氯硅烷，處理并于鼓風(fēng)干燥箱中 80°C烘干。(2)將聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯分別在50°C下真空干燥8小時(shí)，使其含水量小于 0. 02%，以除去水分。(3)將步驟(2)得到的干燥后的聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯與鄰苯二甲酸二辛 酯、四(β-(3，5 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯按照配比在干燥的高速攪拌機(jī) 中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為ISOrpm，擠出溫度為 170°C，大麻纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式加入到螺桿擠出機(jī)中，產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸復(fù)合材料。實(shí)施例2 配比聚乳酸為50份，聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物為40份，聚乙二醇為 4份，竹纖維為5份，(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯為1份，Y-甲基丙烯氧基 三甲氧基硅烷0.5份。(1)將長(zhǎng)徑比為5的竹纖維用濃度為0. 5% Y -甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷處理 并于鼓風(fēng)干燥箱中80°C烘干。(2)將聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物分別在60°C下真空干燥5小 時(shí)，使其含水量小于0. 02%，除去水分。(3)將步驟(2)得到的干燥后的聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物 與聚乙二醇、(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯按照配比在干燥的高速攪拌機(jī) 中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為lOOrpm，擠出溫度為 185°C，竹纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式加入到螺桿擠出機(jī)中，產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增 韌耐熱的聚乳酸復(fù)合材料。實(shí)施例3 本書(shū)聚乳酸為40份，丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸三元共聚物為18份，鄰 苯二甲酸二乙酯為10份，棕櫚纖維為30份，抗β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán) 己酯為2份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷0. 8份。其制備方法為(1)將長(zhǎng)徑比為30的棕櫚纖維用濃度為Y-氨丙基三乙氧基硅烷處理并于鼓 風(fēng)干燥箱中80°C烘干。(2)將聚乳酸、丙烯酸乙酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸三元共聚物分別在80°C下真空 干燥3小時(shí)，使其含水率小于0. 02%，以除去水分。(3)將步驟(2)得到的干燥后的聚乳酸和丙烯酸乙酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸三元 共聚物與增塑劑鄰苯二甲酸二乙酯、抗氧劑β _(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯 按照重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反 應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為25rpm，擠出溫度為200°C，棕櫚纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式加入到螺桿擠出 機(jī)中，產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸復(fù)合材料。本發(fā)明的抗沖擊性能的檢測(cè)方法為GB/T 1043-1993。本發(fā)明的耐熱變形溫度的檢 測(cè)方法為 GB/T 1633-2000。實(shí)施例1、2、3的結(jié)果如表1所示表一
權(quán)利要求
1.一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，含有以下重量份的物質(zhì)聚乳酸40-93增韌劑5-40增塑劑1-10植物纖維 1-30抗氧劑0. 1-2硅烷偶聯(lián)劑 0.1-1。
2.如權(quán)利要求1所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的增韌劑為 聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物、丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-丙烯 酸三元共聚物一種或數(shù)種的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的增韌劑為 聚丁二酸丁二醇酯接枝聚乳酸共聚物，其型號(hào)為HX-MTLA001。
4.如權(quán)利要求1所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的增塑劑為 鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬酸三丁酯、乙?；瘷幟仕崛阴?、甲 酰胺乙酰化檸檬酸三丁酯中的一種或數(shù)種的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的植物纖維 為竹纖維、大麻纖維、黃麻纖維、劍麻纖維、亞麻纖維、棕櫚纖維中的一種或數(shù)種的混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的植物纖維 為成卷的長(zhǎng)纖或長(zhǎng)徑比為5-30的短纖。
7.如權(quán)利要求1所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的硅烷偶聯(lián) 劑為乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β -甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y -甲基丙 烯氧基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基 三甲氧基硅烷，Ν-(β-氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、 N-苯基-γ -氨基丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基巰基丙基三甲氧基硅烷和Y -氯丙基三甲氧 基硅烷中的一種或數(shù)種的混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，優(yōu)選的硅烷偶聯(lián) 劑為為Y-氨丙基三乙氧基硅烷。
9.如權(quán)利要求1所述的全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為 四(β-(3，5 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸十八酯，β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯，硫代二丙酸二月桂酯中的一 種或數(shù)種的混合物。
10.一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，將植物纖維用濃度為0. -1%硅烷偶聯(lián)劑處理并于鼓風(fēng)干燥箱中80°C烘干；步驟2，將聚乳酸、增韌劑分別在50°C -80°C下真空干燥3-8小時(shí)，使其含水量小于 0. 02% ；步驟3，將步驟步驟2得到的干燥后的聚乳酸和增韌劑與增塑劑、抗氧劑等按照配比 在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為 25rpm 180rpm，擠出溫度為170°C 190°C，植物纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式加入到螺桿擠出機(jī)中，產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全生物降解的聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，所述復(fù)合材料包括40-93重量份聚乳酸、5-40重量份增韌劑、1-10重量份增塑劑、1-30重量份植物纖維、0.1-2重量份抗氧劑、0.1-1重量份硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明中，植物纖維復(fù)合聚乳酸改性，既可以增強(qiáng)聚乳酸材料力學(xué)性能和耐熱性能，同時(shí)又完全可降解，且其原材料可再生，資源豐富；纖維采取側(cè)位進(jìn)料的方式，螺桿對(duì)纖維的破壞更小，纖維的增強(qiáng)、增韌效果更好。使用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)接枝聚乳酸共聚物作為增韌劑，既大大提高了PBS與聚乳酸的相容性，又可以提高復(fù)合材料的韌性和耐熱性。
文檔編號(hào)C08K5/134GK102002223SQ20101052800
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者張正光 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司