[发明专利]一种天然纤维/聚乳酸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，具体涉及一种天然纤维增强聚乳酸及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种来源于可再生资源，具有良好生物降解性、生物相容性的环境友好聚酯型高分子材料。同时对人体无毒无害，在体内及自然环境中逐渐降解，最终成为二氧化碳和水，不会遗留任何环保问题。PLA的强度和刚性好，但柔软性和冲击性能差，成本高，且纯聚乳酸结晶速度慢、用作注塑件使用时成型周期长，难以满足一些使用要求。近年来对聚乳酸改性的研究已成为热点。采用低成本、高强度的天然纤维与PLA复合，是被广泛应用的措施之一。

天然纤维增强聚乳酸的研究已经引起广泛的关注。冯彦洪等人利用聚乙二醇(PEG)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)对聚乳酸(PLA)/剑麻纤维(SF)复合材料进行增韧改性，PLA/SF复合体系与增韧剂PEG、PBS密炼共混后，经模压制备PLA/SF纤维复合材料。结果表明：复合材料韧性、冲击性能提高比较显著，但其断裂伸长率和拉伸强度的变化不显著(塑料，2011，40(2)，9-12)。中国专利申请号为200710198736.4公开了一种聚乳酸(PLA)基的树脂组合物，通过添加硅烷偶联剂，改进PLA树脂与天然纤维之间的相容性，从而改善组合物的机械强度。中国专利申请号为01107011.0公开了一种纤维增强聚乳酸复合物，其中，增强纤维选自甲壳素纤维、明胶蛋白纤维、改性人发角蛋白纤维、改性纤维素或聚酰亚胺纤维。这种方法即可保持聚乳酸的良好相容性和可吸收性，同时也明显提高了材料的强度。中国专利申请号为200710171659.3公开了一种全降解天然纤维/蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备方法，该发明先将聚乳酸与改性蒙脱土及其他助剂熔融共混制成母粒，然后再将母粒与聚乳酸、天然纤维按比例共混挤出。该复合材料较之纯聚乳酸，力学性能和阻燃性能均有所提高。但上述发明均存在操作复杂，对设备要求较高，不易工业化的特点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法简单，工艺上易于实现，性能良好的天然纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种天然纤维/聚乳酸复合材料，其特征在于，由包含以下重量份数的组分制成：

聚乳酸    70-95份；

天然纤维  5-30份；

偶联剂    0-5份；

抗氧剂    0-2份；

成核剂    1-5份。

所述的复合材料由包含以下优选的重量份数的组分制成：

聚乳酸    75-80份；

天然纤维  20-25份；

偶联剂    3-4份；

抗氧剂    0.2-1份；

成核剂    1-5份。

所述的天然纤维选自大麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、剑麻纤维或竹纤维中的一种或几种。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂，包括3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。

所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)丙酸十八酯或β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或几种。

所述的成核剂选自滑石粉、蒙脱石或高岭土。

一种天然纤维/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将聚乳酸、天然纤维和成核剂在60～100℃下真空干燥6-12h，以除去水分；

(2)按如下配比称取各重量份的组份：聚乳酸70～95份，天然纤维5～30份，偶联剂0～5份，抗氧剂0～2份，成核剂1～5份，所有原料在混料机中共混5～10min，然后将混合料经双螺杆挤出机挤出，挤出温度160～200℃，经冷却、切粒、干燥后得到天然纤维/聚乳酸复合材料。

与现有技术相比，本发明方法简单、生产效率高。通过该方法在改善聚乳酸和淀粉的相容性的同时，也增强了其力学性能和热性能，具有良好的成型加工性，并保持了生物可降解性，不会污染环境。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1