[发明专利]一种生物可降解聚乳酸-淀粉阻燃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领域，具体涉及一种生物可降解阻燃复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料制品带给人们便利的同时也给人类的生活环境造成极大的危害。普通的塑料不易降解，具有极好的化学稳定性，在自然界中长期存在，使得塑料垃圾日渐增多，造成“白色污染”，成为保护环境的一大阻碍。塑料垃圾不仅影响环境美观，而且污染了水源和土壤，危及人类及动植物健康，给地球生态环境带来了沉重负担。因此，塑料垃圾的污染问题已得到世界各国的普遍重视，纷纷出台法律法规来限制塑料制品的使用及回收，并取得了一定的积极作用。但是，由于塑料的优异性能，塑料制品的使用量在长期范围内将会高速增加，要从根本上解决塑料垃圾问题就在于开发性能优越，可降解的环境友好型塑料制品。

聚乳酸(PLA)是目前应用最多的环境友好型生物高分子材料。它是以生物质资源为原料的生物高分子，摆脱了对石油资源的依赖，具有优异的全生物降解性，降解产生的二氧化碳和水可以返回自然界，不会对环境造成污染，由此可见，聚乳酸能够满足可持续发展的要求。近年来，国内外对聚乳酸研究的兴趣日益浓厚，涉及到工农业生产领域、医用领域等各个方面。随着对聚乳酸及其共聚物应用的不断扩大，其进一步的研究开发也深受人们关注。但聚乳酸的价格高且脆性大，通常在聚乳酸混合其它原料，以改善性能、降低成本。

淀粉来源丰富，价格低廉，是一种可再生的资源。近年来石油价格一路上扬，使得以石油为原料的高分子类产品价格也随之上涨。淀粉作为一种价格低廉的可再生资源，其作为塑料的填充剂在某些方面可以部分替代普通塑料，而且有着优良的生物降解性，可以有效地解决白色污染问题。将淀粉填充聚乳酸中可降低成本，且混合物材料具有完全生物降解性。

聚乳酸是一种易燃高分子材料，极限氧指数只有20％，在使用中遇到高温会分解燃烧，引发火灾，出于使用安全方面的考虑，对其提出了阻燃要求。无卤膨胀阻燃剂作为卤系阻燃剂的替代产品，具有环保，绿色和无污染的特点。膨胀阻燃体系一般由酸源(脱水剂)、碳源(成碳剂)和气源(发泡剂)三部分组成。用膨胀型阻燃剂阻燃的聚合物燃烧时，聚合物表面形成一层均匀的炭质泡沫层，该层在凝聚相中起到隔热、隔氧、抑烟和防止熔滴的作用，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，是一种高效环保的阻燃剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物可降解聚乳酸-淀粉阻燃复合材料及其制备方法，该方法制备的阻燃复合材料的成本低、力学性能较好、阻燃效果较好。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种生物可降解聚乳酸-淀粉阻燃复合材料，其按重量份数由以下组分组成：

聚乳酸                      40～60，

改性淀粉                    25～40，

阻燃剂                    10～13，

抗氧剂                    0.5～1，

增塑剂                    4～5，

阻燃协效剂                0.5～1。

所述的聚乳酸的分子量为5万～30万。

所述的改性淀粉的制备方法如下：淀粉、接枝相容剂、引发剂、偶联剂按质量份数为91～96.5、2～3、0.5～1、1～5选取；将淀粉、接枝相容剂和引发剂加入到高速混合机中进行接枝反应，反应温度为70℃，时间为30分钟，得到接枝淀粉；然后在接枝淀粉中添加偶联剂在60℃下进行表面改性，改性时间为30分钟，得到接枝改性淀粉；

其中，所述的淀粉为玉米淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉中的任意一种或任意二种以上按任意配比的共混物；接枝相容剂为马来酸酐，偶联剂为硬脂酸或硅烷偶联剂中的一种或任意二种按任意配比的共混物，引发剂为有机过氧化物引发剂。

所述的阻燃剂为聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺磷酸盐(MP)中的任意一种或这两种阻燃剂按任意配比的混合物。

所述的增塑剂为聚乙二醇，重均分子量为2000、6000、10000中的至少一种，特别优选为聚乙二醇6000。

所述的抗氧剂为主抗氧剂与辅助抗氧剂的复配，主抗氧剂与辅助抗氧剂的重量比为1∶1；主抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(又称抗氧剂1010)，辅助抗氧剂为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯(又称抗氧剂168)。