[发明专利]一种高纤维体积含量PHBV单聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高纤维体积含量聚(3‑羟基丁酸酯‑co‑3‑羟基戊酸酯)(PHBV)单聚合物复合材料及其制备方法，复合材料中增强相为3‑羟基戊酸酯(HV)含量为0～20mol％的PHBV纤维，基体是HV含量为10～100mol％的PHBV，增强相纤维的体积含量为5％～90％。复合材料的制备方法为：(1)将皮芯结构的PHBV纤维加工成纤维集合体；(2)将1～1000层皮芯结构PHBV纤维集合体叠加在一起；(3)在热压机上，在1～20MPa的压力和100～160℃的温度下，将皮芯结构PHBV纤维集合体热压成PHBV单聚合物复合材料。所得的PHBV单聚合物复合材料可用于包装、汽车等领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及高纤维体积含量聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)单聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

纤维增强聚合物基复合材料由于高的比强度、不腐蚀和高的断裂韧性已广泛应用于航空航天、休闲娱乐、汽车、建筑和体育工业等领域，另外，其作为轻质高强新材料，正在对低碳、环保的经济发展模式作出越来越大的贡献，因此，纤维增强复合材料的市场份额正在不断增加。然而，传统的纤维增强复合材料存在两个问题：第一，增强相和基体不同质，界面相容性差，且无法回收。第二，增强相为无机纤维或基于石油的聚合物纤维，基体为石油基聚合物，存在资源短缺和环境污染等问题。以资源可再生、生物可降解的聚合物为原料，开发单聚合物复合材料可解决上述两个问题。聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)资源可再生、生物可降解，PHBV单聚合物复合材料的制备将能解决纤维增强热塑性聚合物复合材料存在的瓶颈问题。

目前，PHBV单聚合物复合材料及其制备方法存在以下问题：(1)基体和增强相均为PHBV，以致加工窗口窄；(2)PHBV为热塑性高分子材料，粘度大，PHBV基体难以对增强相PHBV纤维充分浸润，增强相PHBV纤维难以均匀地分散在PHBV基体中，以致PHBV纤维的体积含量低。PHBV单聚合物复合材料的制备过程中若能解决上述问题，将会降低其加工难度，进一步改善复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是针对PHBV单聚合物复合材料的开发过程中存在的问题，开发出一种高纤维体积含量PHBV单聚合物复合材料，并提供了其制备方法。

高纤维体积含量聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)单聚合物复合材料，其组分包括：

(1)增强相为3-羟基戊酸酯(HV)含量为0～20mol％的PHBV纤维，当HV的含量为0时，PHBV即为聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)，增强相PHBV的粘均分子量为5.0×10⁴～1.0×10⁶；

(2)基体是HV含量为10～100mol％的PHBV，当HV的含量为100％时，PHBV即为聚(3-羟基戊酸酯)(PHV)，皮层的粘均分子量为5.0×10⁴～1.0×10⁶；

(3)增强相纤维的体积含量为5％～90％。

所述的高纤维体积含量聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)单聚合物复合材料，其制备方法包括以下步骤：

(1)将皮芯结构的PHBV纤维加工成纤维集合体；

(2)将1～1000层皮芯结构PHBV纤维集合体叠加在一起；

(3)在热压机上，在一定压力和温度下，将皮芯结构PHBV纤维集合体热压成PHBV单聚合物复合材料。

所述的高纤维体积含量聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)单聚合物复合材料的制备方法，其特征在于所述的纤维集合体包括机织物、针织物和非织造布。