[发明专利]一种可完全降解的高抗冲击复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子改性技术领域，特别涉及一种可完全降解的高抗冲击复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

当前白色污染给人类带来了巨大的社会和生态问题。其中由聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制备的不可降解的塑料是造成白色污染的主要元凶之一。解决这个问题的最好途径是研究开发新的可降解塑料，并在适当的场合用来替代不可降解塑料。目前研究较多的可降解塑料包括聚乳酸（PLA）、聚3-羟基烷酸酯（PHA）、聚ε-己内酯（PCL）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。PLA研究是比较全面，各方面的性能研究非常充分，结果显示聚乳酸具有较好的拉伸强度和弯曲强度，而且具有良好的生物相容性以及生物可降解性，但是利用聚乳酸制备的材料，其冲击性能较差，容易发生脆性断裂。

聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯（PBAT）是一种新型的生物可降解材料。PBAT是由己二酸、对苯二甲酸和丁二酸合成出来的芳香族聚酯，其分子链中含有柔性的脂肪链和刚性的芳香键，因而具有高韧性，并且由于酯键的存在，使其同时具有生物可降解性。目前关于PBAT的研究主要集中在将其作为冲击改善材料添加至其他的可降解塑料中，比如加入到聚乳酸中。文献利用其优秀的抗冲击性能作为可降解材料的良好的增韧改性材料，经过PBAT改性的材料，可以极大的改善材料的韧性，比如在《材料导报》的2008年第S2期发表的论文《Joncryl增容PLA/PBAT共混体系结构及性能研究》中，赵正达选择Joncryl作为增容剂改善PLA/PBAT的共混体系，就是为了改善PLA的脆性。在《胶体与聚合物》的2008年第02期发表的论文《聚乳酸(PLA)/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)/乙酰化柠檬酸三丁酯(ATBC)共混物的结晶行为》中，卢伟利用PBAT、PLA和乙酰化柠檬酸三丁酯（ATBC）共混，观察共混物的结晶性能，结果表明，PBAT和ATBC使PLA的分子链更易运动，使PLA的Tg、Tc和Tm降低，结晶度提高，PLA的球晶生长速率增加。

天然纤维无毒无害、可降解、可再生，具有良好的吸音降噪效果、较高的比强度和比模量，因此，采用天然纤维增强热塑性复合材料的研究越来越受到人们的关注。在《塑料》杂志的2010年第06期发表的论文《天然纤维增强型聚乳酸复合材料的研究进展》中，任杰等为制备出可降解的增强材料，采用天然短纤维或天然长纤维（包括苎麻纤维、亚麻布纤维、黄麻纤维等）与PLA进行熔融共混挤出，制备可完全降解的天然纤维/PLA复合材料。在专利号为200610037894.7的专利中，董卫卫将天然纤维与PLA及抗氧剂、成核剂、润滑剂混合，经过熔融挤出造粒，得到产品。该些方法制备的天然纤维增强材料的纤维长径比较小，其增强效果有限，且冲击性能较差，容易发生脆性断裂。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种可完全降解的高抗冲击复合材料，以解决现有技术中的天然纤维增强热塑性复合材料的冲击性能较差，容易发生脆性断裂的技术性问题。

本发明的第二目的在于提供一种可完全降解的高抗冲击复合材料的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种可完全降解的高抗冲击复合材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现： 

一种可完全降解的高抗冲击复合材料，由包含以下重量份的组分制成： 

天然纤维     20~80份；

PBAT纤维    20~80份。

优选地，所述天然纤维为30~50份，所述PBAT纤维为50~70份。

所述天然纤维选自大麻纤维、棉纤维、竹纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维或丝纤维的一种或几种。

优选地，所述天然纤维的长度为50~300mm。

优选地，所述PBAT纤维为PBAT经过熔融纺丝后形成的纤维状物质。

优选地，所述PBAT纤维的长度为70~200mm。

一种可完全降解的高抗冲击复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按以下重量份称取各组分原料：天然纤维20~80份，PBAT纤维20~80份；

（2）将称取的PBAT纤维与天然纤维分别进行开松，开松后的PBAT纤维与天然纤维进行混合形成混合纤维，混合纤维进行开松，使混合均匀；

（3）将开松后的混合纤维进行铺网；

（4）将铺成网的混合纤维进行铺层；

（5）将铺层后的混合纤维经过针刺形成纤维毡；

（6）将纤维毡进行热压或层压成型即可。