[发明专利]一种含菠萝纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含菠萝纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，包括如下质量份的组分：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯80‑99份、改性菠萝纤维1‑20份、抗氧剂0.2‑1份、热稳定剂0.1‑1份；所述改性菠萝纤维通过如下方法制备：将菠萝纤维粉与无水乙醇混合，超声分散得菠萝纤维悬浮液；将偶联剂溶于无水乙醇中配成偶联剂溶液；将菠萝纤维悬浮液和偶联剂溶液混合，75‑85℃回流3‑5h；冷却至室温，经离心分离、烘干后得到所述改性菠萝纤维。本发明生物降解复合材料具有优越的机械性能、良好的耐热性能和较低的成本等特性，可应用于家居装饰、汽车内饰及农用地膜等领域，可适度缓和白色污染所造成的生态压力。

技术领域

本发明涉及可完全生物降解的聚合物复合材料领域，具体涉及一种含菠萝纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，以及该复合材料的制备方法。

背景技术

当今世界经济飞速发展使各类资源的消耗量急剧增加。矿山石油的过度开采，致使不可再生的矿产及石油资源锐减，世界各国正面临着极其严峻的资源困境，开发性能优良的可降解再生新型材料以缓解资源短缺和生态污染问题成为各国的当务之急。而在众多可生物降解的合成聚合物材料中，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯是一种兼具脂肪族聚酯优越生物降解性能和芳香族聚酯优越力学性能的脂肪族/芳香族共聚酯，该共聚酯的物理性能和加工性能可与普通塑料相媲美。与通用塑料类似，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯也可以采用注塑、挤出、吹塑、模压、流延成膜及吹膜等手段进行加工制备。目前德国巴斯夫公司(BASF)、美国伊士曼公司(Eastman)、美国杜邦公司(Dupond)等国外一些大公司已经实现聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的商业化生产并推出一系列相关产品。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯具有可降解性及可加工性能优越、韧性好、力学性能良好等优良特性，因而其制品在包装材料、家居装饰、汽车内饰、农用地膜等领域具有广泛的应用价值。但是由于芳香族链段的存在，致使聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的降解进程相对缓慢。同时其拉伸强度不大也限制了该材料在力学性能要求较高领域的应用。此外，该材料的成本相对较高，限制了其市场化应用的推广。因此为了改善聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯材料的综合性能并降低生产成本，对其进行改性显得尤为必要。

为了构建可完全生物降解的聚合物复合材料，基于天然植物纤维的改性研究是目前异常活跃的新兴领域。天然植物纤维改性聚合物复合材料具有质量轻、强度大、可回收利用、可生物降解等优点，是一种环保、低碳、经济的复合材料。而且使用天然纤维改性聚合物复合材料的制备所需能耗降低，同时也减少了可能出现的有害气体的排放。天然植物纤维来源广泛、价格低廉、强度大，适于对成本较高的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯进行改性，制备出可完全生物降解的新型聚合物复合材料。

菠萝是人人熟悉的热带水果，汁多香美，酸甜适度可口，风味独特，深得大家喜爱。菠萝还是十分重要的经济农作物，可以制作饲料、有机肥、产生沼气。但是，菠萝的叶片可以提取纤维，俗称菠萝叶纤维，亦称为菠萝纤维。菠萝纤维由许多纤维束紧密结合而成，它与剑麻纤维一样同属于叶脉麻纤维。人类利用菠萝叶纤维已有较长的历史，我国南方曾利用菠萝叶纤维纺纱、织布、制衣，菲律宾也是较早将菠萝叶纤维纺成高级布料制作礼服。近年来日本也正致力于菠萝纤维的研究开发及利用。菠萝纤维表面比较粗糙，纤维纵向有缝隙和孔洞，横向有枝节，无天然转曲。菠萝纤维的结晶度，取向因子均较亚麻、黄麻纤维高，表明菠萝纤维中无定形区较小，大分子排列整齐密实，因此菠萝纤维的密度、结晶度均比亚麻、黄麻高。我国有丰富的菠萝纤维资源，将种植的菠萝收获果实后回收菠萝叶提取纤维，充分利用这些资源，通过深加工将其制成附加值和科技含量较高的新型环保制品，具有重要的现实意义和巨大的经济价值。

因此将菠萝纤维通过有机改性，再引入到聚合物基体材料聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯体系中开发可再生资源含菠萝纤维的复合材料具有可观的经济效益和社会价值。目前尚无将菠萝纤维应用于降解复合材料的报道。

发明内容