[发明专利]一种麻纤维/聚乳酸生物可降解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，涉及一种麻纤维/聚乳酸生物可降解复合材料及其制备方法。

背景技术

生物复合材料是目前复合材料研究的一个热点，其主要优点为环境友好，可完全降解，无环境污染，因此又被称为“绿色”复合材料。另外，天然纤维作为高分子增强材料具有以下优点：比重小，比强度和比刚度较高；来源广泛且可以再生利用；可以在自然环境中降解，没有污染。常被用作增强材料的天然纤维包括麻纤维、竹纤维、木纤维、棉纤维等多种植物纤维。各种纤维均具有各自的性能优势，如麻的纤维长度是天然植物纤维中最长的，具有高强低伸的特性，麻类纤维的初始模量和弯曲强度比涤纶稍高，在天然植物纤维中最适合做复合材料增强体。与玻璃纤维相比，麻纤维的拉伸强度和模量相对较低，但是苎麻纤维的比强度与玻璃纤维接近，显示出较好的力学性能，是以天然植物纤维替代玻璃纤维制备可完全降解的环保型复合材料的理想选择。

天然纤维的可回收性、可降解性及可再生性，同时由于麻纤维复合材料具有成本低、比模量高、耐冲击、耐腐蚀、隔热耐湿、绝缘性好和废旧品可回收再生等优点，其在汽车工业上的运用近几年日益扩大。另外，天然纤维增强复合材料的基体树脂开始由以前以聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)等为主转为以聚乳酸等完全可降解性聚合物为主的方向发展，高性能天然纤维增强生物复合材料制品可以广泛应用于汽车、建筑、船舶、家居装饰和工业品包装等行业。开发高性能天然纤维/聚乳酸生物复合材料及其制品的应用研究，可以充分利用可降解材料替代原有的石油基材料，对环境保护、人类可持续发展具有重大意义。同济大学任杰教授等对聚乳酸的合成应用及降解进行研究，天然纤维增强聚乳酸复合材料的界面改性、性能优化以及成型工艺等方面做了大量工作，为天然纤维增强聚乳酸复合材料的应用做了充分的准备。任杰等在专利CN 101200579 B和CN 101260228 B中分别公开了天然纤维/聚乳酸复合材料的制备方法，并赋予该种材料良好的阻燃性能。

东丽纤维研究所(中国)有限公司的专利CN 101003667 A公开了一种聚乳酸/天然纤维复合材料。该法采用偶联剂溶液对天然纤维进行表面处理，然后与聚乳酸树脂、抗氧剂、成核剂、润滑剂混合，熔融挤出造粒，得到力学性能和热性能突出的生物可降解复合材料。上海大学专利CN 101962468也公开了一种高强度高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法，所制备出的聚乳酸复合材料具有优异的力学性能和耐热性，避免单一改性方法造成制品性能的下降。

以上研究成果和专利公开的方法，为天然纤维增强聚乳酸复合材料的功能化、广泛化应用和深入开发研究做了很好的准备工作。近年来对于麻纤维/聚乳酸生物可降解复合材料的研究已经越来越受到学者和技术人员的重视，基于此基础进一步优化麻纤维/聚乳酸生物可降解复合材料的性能，以便于该种材料具有更广泛的应用领域。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种麻纤维/聚乳酸生物可降解复合材料，该材料具有优异的生物降解性，属于环境友好材料。

本发明的另一个目的是提供一种上述麻纤维/聚乳酸生物可降解复合材料的制备方法，该方法成型工艺简单，适用于工业化生产。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种麻纤维/聚乳酸生物可降解复合材料，该材料由包括以下重量百分含量的组分制成：

聚乳酸    60～85wt％，

麻纤维    10～35wt％，

偶联剂    0.1～5wt％，

抗氧剂    0.1～1wt％，

润滑剂    0.1～1wt％，

热稳定剂  0.2～2wt％。

所述的聚乳酸为白色颗粒，重均分子量为1×10⁵～5×10⁵。

所述的麻纤维选自黄麻纤维、亚麻纤维、剑麻纤维或大麻纤维中的一种或一种以上的物质；其中：黄麻纤维为短切黄麻纤维，白色，长度为60～80mm；黄麻纤维的刚性和强度较好，且价格低廉；亚麻纤维为短切亚麻纤维，白色或浅黄色，长度为60～80mm；亚麻纤维吸湿散热性好，并具有一定的阻燃效果；剑麻纤维为短切剑麻纤维，白色，长度为60～80mm；剑麻纤维是一种硬质纤维，质地坚韧，耐磨擦，不易脆断；大麻纤维为短切大麻纤维，白色，长度为60～80mm。大麻纤维具有良好的吸湿性和耐热性。

所述的偶联剂选自γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH580)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)中的一种。