[发明专利]一种可降解木塑复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解木塑复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域，包括表面改性剂的制备、对植物纤维的表面改性、阻燃剂的制备和复合材料的制备步骤。本发明得到的复合材料，具有优异的阻燃性能、力学性能，且对复合材料的降解性能影响较小，成本低廉，有利于批量、连续、规模化的工业生产。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种表面改性植物纤维结合改性阻燃剂，从而制备可降解的阻燃型脂肪族聚酯复合材料的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，能源危机日趋紧张，白色污染日益严重，人类对环境保护及可持续发展的意识逐渐增强。因此，环境友好型复合材料也应运而生，尤其，用天然植物纤维原料与可生物降解树脂复合，制备可降解、性能优、环境友好的木塑复合材料成为重要的工作。

脂肪族聚酯（如：PBS、PLA、PCL 等）是已商品化的高分子材料，具有优异的生物可降解性能，是一种绿色合成树脂。植物纤维具有优良的强度、韧性、来源广泛、价格低廉、对加工设备磨损小的优点。植物纤维与脂肪族聚酯材料复合制备的木塑复合材料可大大降低木塑材料的生产及使用成本。然而，目前90%以上的木塑复合材料都具有易燃特性。根据2015年数据显示，由木塑复合材料易燃而引发的严重火灾占我国平均每年火灾总次数的一半以上，因此制备阻燃型的木塑复合材料成为研究的热点之一。

目前，新型、高效、无卤阻燃剂的应用已成为阻燃科学研究的重要发展方向，无卤阻燃剂的研究主要集中在金属水合物和膨胀型阻燃剂两方面。镁盐晶须是以镁为主要核心成分的金属水合物阻燃剂，主要应用于塑料、合成纤维、橡胶、涂料、纸张和木材等领域。Cao等在《Applied Surface Science》2010年第256卷第10期3234~3239页的论文中，概述了镁盐晶须阻燃剂的发展，对目前常用的镁盐晶须阻燃剂做了相应的总结，对用于聚合物中的新型，多功能、无污染的镁盐晶须阻燃剂的应用做了展望。

植物纤维/阻燃剂/可降解聚合物复合材料的发展受到了亲水性植物纤维和亲水性的镁盐晶须金属水合物与疏水性塑料基体间相容性的限制。因此，改善复合材料的两相界面结合，提高植物纤维原料、镁盐晶须在基体中的分散性，是提高复合材料使用性能的关键问题。如果用未经表面处理的植物纤维、镁盐晶须填充聚合物，聚合物的其他性能(如力学性能和加工性能等)会严重恶化。因此，必须对亲水性的植物纤维、镁盐晶须进行表面疏水改性，提高其在基体中的分散性和相容性。

彭真等在《塑料工业》2015年第43卷8期75~79页发表的论文中，采用微胶囊红磷结合硫酸镁晶须制备聚丙烯复合材料表明硫酸镁晶须可以增强阻燃聚丙烯复合材料，但是微胶囊红磷的加入使得复合材料的力学性能有所下降。

高山俊等在中国专利申请201510140442.0 中公开了一种阻燃聚丁二酸丁二醇酯/淀粉复合材料及其制备方法，添加了甘油糊化淀粉，得到了具有一定阻燃性能的复合材料。

上面的增强填料、阻燃改性剂和技术可显著提高脂肪族聚酯，尤其是PBS基体的阻燃性能。但在阻燃性能提高的同时，伴随着力学性能的显著下降。并且，填料大量加入聚合物基体使得复合材料的降解性能显著下降。如何协调阻燃性能、力学性能和降解性能之间存在的矛盾，使材料阻燃性能提高的同时，降低对材料力学性能、降解性能的影响，是复合材料阻燃领域所面临的一个重要问题。但目前相关报道较为匮乏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大分子偶联剂改性植物纤维结合改性镁盐晶须阻燃剂制备可降解阻燃型复合材料的方法，通过制备的表面改性剂对植物纤维进行疏水处理，经疏水处理的植物纤维在聚合物中的分散程度增大，对基体树脂起到增强作用，同时结合改性的镁盐晶须阻燃剂阻燃并协效增强复合材料，使复合材料具有良好的阻燃性能、力学性能，并对其降解性能影响较小。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种可降解木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：