[发明专利]一种连续纤维增强的聚乳酸树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种连续纤维增强的聚乳酸树脂组合物及其制备方法。

背景技术

聚乳酸是以玉米等农作物为原料经人工合成的，在环境中最终能分解为二氧化碳和水的热塑性脂肪族聚酯，其不依赖石油，且整个生产及加工过程更加环保，不会造成环境污染问题，可以实现真正意义上的“源于自然，回归自然”。聚乳酸还具有良好的生物相容性，是最有前途的可生物降解高分子材料之一。然而，聚乳酸脆性严重，其制品的柔韧性较差，抗撕裂强度低，热稳定性也较差，这些缺陷大大限制了它的发展和应用。

中国专利CN10202187A和CN1488673A分别使用聚乳酸溶液浸渍壳聚糖和甲壳素纤维织物制备浸胶布，然后通过模压，将浸胶布制备成为聚乳酸/壳聚糖纤维或聚乳酸/甲壳素纤维复合材料；中国专利CN102423916A直接将聚乳酸纤维织物模压，制备了同质纤维增强的聚乳酸复合材料；中国专利CN101333330A将天然纤维织物与聚乳酸滚压片材相间层叠，再通过模压法制备了聚乳酸/天然纤维复合材料。

对于纤维增强的复合材料，基体、基体与纤维的界面结合是决定复合材料力学性能的主要因素。基体性质不仅决定了基体本身的力学性能，而且影响复合材料的力学性能，并对体系复合时的浸渍过程及界面形成过程产生影响。聚合物基体与纤维充分接触，并在复合材料中形成良好界面结合，是获得具有优异力学性能复合材料的关键。

上述已公开的连续纤维增强聚乳酸复合材料的专利中，均是以纯的聚乳酸作为基体，使得复合材料的力学性能受到限制。在复合材料的制备过程中，使用了溶液浸渍和熔融浸渍两种方法。使用聚乳酸熔体浸渍纤维时，由于熔体的高粘度，往往不能保证树脂对纤维的充分浸渍。使用溶液浸渍虽然有利于基体与纤维增强体的充分接触，但是大量有机溶剂的使用及回收不仅不利于环保，而且还会增加复合材料的制造成本。

发明内容

为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的是提供一种基体与纤维界面接触充分，力学性能优异且制备工艺简单的连续纤维增强的聚乳酸树脂组合物。

本发明的另一个目的是提供一种上述聚乳酸树脂组合物的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种连续纤维增强的聚乳酸树脂组合物，该组合物由包含以下重量百分含量的组分制成：

聚乳酸5~80wt%，

热塑性树脂5~50wt%，

连续纤维10~80wt%，

填料0～14.16wt%，

增强剂0～10wt%，

稳定剂0~1.16wt%，

阻燃剂0~1wt%。

所述的热塑性树脂选自聚羟基脂肪酸酯、聚乙二醇、聚己内酯、聚氧化乙烯、聚N-乙烯基吡咯烷酮、聚对乙烯基苯酚、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚氨酯、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯或聚丁二酸-己二酸丁二醇酯中的一种或一种以上。

所述的连续纤维的类型选自纤维布、纤维毡或纤维纱，上述连续纤维的原料选自玻璃纤维、碳纤维、麻纤维、蚕丝纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、凯夫拉纤维、聚乳酸纤维、壳聚糖纤维、甲壳素纤维、竹纤维或棉纤维中的一种或一种以上。

所述的填料选自淀粉、滑石粉、蒙脱石粉、碳酸钙或炭黑中的一种或一种以上。

所述的增强剂选自凹凸棒土、云母、羟基磷灰石、碳纳米管或磨碎玻璃纤维中的一种或一种以上。

所述的稳定剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、TNPP或Irgafos126中的一种或一种以上。

所述的阻燃剂选自硼酸锌、氟硼酸盐、氢氧化铝、氢氧化镁、硬脂酸镁、三氧化二锑或红磷中的一种或一种以上。

本发明还提供了一种上述连续纤维增强的聚乳酸树脂组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

将树脂浸渍液与预处理的连续纤维复合，保持温度为150~250℃，保持时间为5~30分钟，冷却至室温得到连续纤维增强的聚乳酸组合物。

所述的树脂浸渍液的制备方法包括以下步骤：在温度为95～150℃的条件下使丙交酯熔融，然后加入催化剂和热塑性树脂，混合均匀获得树脂浸渍液。