[发明专利]一种稀土改性纤维增强聚乳酸及其制备方法

说明书

本发明提供了一种稀土改性纤维增强聚乳酸及其制备方法，涉及可生物降解包装材料技术领域。本发明采用溶液共混法与热压法相结合，制备得到具有良好力学性能的高含量纤维填充的聚乳酸组合物。首先，本发明通过稀土改性纤维素纤维，一方面可以降低纤维素纤维表面羟基的亲水性，另一方面可以通过稀土离子与聚乳酸中氧的强配位关系，提升纤维素纤维与聚乳酸的相容性；添加絮凝剂可以有效保持纤维素纤维与聚乳酸的均匀混合，防止沉降导致分层；然后，本发明采用热压可以提升纤维素纤维与聚乳酸的密实度并固定纤维素纤维的取向；最终得到具有超高拉伸强度和拉伸模量的可生物降解稀土改性纤维增强聚乳酸。

技术领域

本发明涉及可生物降解包装材料技术领域，具体涉及一种稀土改性纤维增强聚乳酸及其制备方法。

背景技术

生物基材料是国家的战略性新兴产业之一，也是国家提出重点开发的材料之一。充分利用丰富的生物质资源，开发环境友好可生物降解的材料，最大限度替代传统的高分子材料，有望缓解因难降解的塑料垃圾而引起的环境污染问题。从已开发的几款可生物降解材料中，聚乳酸因具有较好的力学性能，被称为最具有发展潜力的产品之一，但是跟传统的工程塑料相比，其力学性能还有待提升。

纤维素纤维具有高拉伸强度和高拉伸模量，用纤维素纤维填充改性聚乳酸是提高其力学性能的有效途径，最常用的方法是将纤维素与聚乳酸进行熔融共混，但是当纤维素纤维添加量超过一定限值时，聚乳酸力学性能反而随纤维素纤维填充量的提升而变差，难以获得具有超高拉伸强度和拉伸模量的聚乳酸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土改性纤维增强聚乳酸及其制备方法，采用本发明的方法能够在聚乳酸中填充高比例的纤维素纤维，制备得到具有超高拉伸强度和拉伸模量的可生物降解稀土改性纤维增强聚乳酸。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种稀土改性纤维增强聚乳酸的制备方法，包括以下步骤：

将稀土化合物、纤维素纤维和水混合，得到A溶液；

将聚乳酸溶于有机溶剂中，得到B溶液；

将所述A溶液和B溶液共混，得到C溶液；

将所述C溶液和絮凝剂混合，得到D溶液；

除去所述D溶液中的水和有机溶剂，得到固体E；

将所述固体E进行热压，得到稀土改性纤维增强聚乳酸。

优选地，所述聚乳酸、纤维素纤维、稀土化合物和絮凝剂的质量比为20～90：5～70：1～10：1～10。

优选地，所述稀土化合物包括LnO₂、Ln₂O₃、Ln(NO₃)₃、Ln(CO₃)₂、Ln₂(CO₃)₃、Ln(P₂O₄)₃、Ln(P₅O₇)₃、Ln₂(SO₄)₃、Ln₂(C₂O₄)₃、Ln(C₈H₁₅O₂)₃和Ln(ClO)₃中的至少一种；其中Ln为La、Ce、Tb、Pr、Dy、Yb、Eu、Tm、Sm和Nd中的至少一种。