[發明專利]耐熱型二元纖維/聚乳酸基復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200910047510.3
• 申請日: 2009-03-13
• 公開（公告）號: CN101538401A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 尹靜波;王尹杰;李孝秀;蔡艷華;張杜含;范寅清;顏世峰;陳學思
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/06;C08K7/02;C08K7/04;B29C43/00;B29C43/58;B29B7/00;B29B13/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種耐熱型二元纖維/聚乳酸基復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一種在自然界可完全生物降解的人工合成聚合物。其合成單體乳酸廣泛來源于農產品，降解產物為對環境無害的水和二氧化碳。聚乳酸塑料、纖維或薄膜應用在工農業及日常生活中，可解決“白色污染”問題。在眾多的可降解高分子材料中，從力學性能，加工性能及成本方面考慮，聚乳酸是最優的。然而，聚乳酸本身為線性聚合物，玻璃化轉變溫度較低(約60℃)、脆性高、熱變形溫度低、生產成本較高等缺點，尤其是聚乳酸較差的耐熱性及脆性極大的限制了聚乳酸在應用范圍。因此，人們迫切需要一種耐熱性高、韌性好聚乳酸材料。這也促使人們對聚乳酸材料的改性展開深入的研究。

纖維增強能明顯的提高高分子材料的強度，已經得到工業廣泛應用。天然植物纖維來源廣泛，強度高，韌性好，非常適用于對耐熱性較差，價格較貴的聚乳酸進行改性，制備出同樣完全可生物降解的新型復合材料。天然植物纖維復合材料有許多優點，比如質量輕，較好的強度和韌性，可二次利用，可生物降解等，是一種環保、經濟、節能的復合材料。碳纖維及玻璃纖維增強高分子材料具有高比強度、高比模、耐高溫、高比模、耐高溫、耐疲勞、抗蠕變等一系列優異性能，它們既可作為結構材料承載負荷，又可作為功能材料發揮作用，是一種功能結構材料。目前，它已廣泛用于航空、航天、能源、交通、石油、化工、紡織機械、建筑材料、環境工程、電子工程、醫療器械、文體器材和勞動保護等領域。國外K.Oksman等(Composites?science?and?technology，2003，63：1317～1324)用亞麻作為增強材料，采用雙螺桿擠出的方式制備了亞麻/聚乳酸復合材料，相對于純的聚乳酸，復合材料的力學性能有所提高。天然纖維增強高分子材料的研究已經廣泛開展，但與碳纖維及玻璃纖維相比，其增強效果還不甚理想，熱性能提高不明顯，限制了天然纖維增強高分子材料的廣泛應用。國內浙江大學申請中國專利(CN100391551、CN101054464)采用碳纖維增強聚乳酸/羥基磷灰石復合材料，所得復合材料具有較好的力學性能。雖然碳纖維及玻璃纖維增強高分子材料具有優異的性能，但其高昂的成本限制了其在價格較貴的聚乳酸改性領域中的廣泛應用。

由于對耐熱型聚乳酸的強烈的需求，國內外眾多的研究報道來提高聚乳酸的耐熱型。中國專利申請(CN99119411)通過聚乳酸和脂肪族或脂肪族碳酸脂之間的共聚反應來提高其耐熱性及其他性能。中國專利申請(200710071359.8)通過等溫結晶的方法來提高聚乳酸的結晶度，從而改善聚乳酸的耐熱性。中國專利申請(CN03149911.2)通過加入無機填料如：云母粉、滑石粉、蒙脫土等片狀微粉改善聚乳酸耐熱性，片狀微粉比粒狀填料更有利于提高聚乳酸的耐熱性。中國專利(CN02813024.3)通過加入成核劑如：金屬有機磷酸鹽、芐叉基山梨醇衍生物等，以提高聚乳酸的結晶度和結晶速度，從而改善其耐熱性能。中國專利申請(200810050603.7)通過加入交聯劑，并在鈷源輻射條件下獲得交聯型耐熱聚乳酸樹脂。盡管上述方法可以改善聚乳酸的耐熱性，但存在提高幅度有限、加工方法復雜，不宜工業化生產等不足。

發明內容

本發明的目的之一在于克服單一纖維組分聚乳酸復合材料中存在的缺陷，通過采用二元纖維實現不同組分之間的優勢互補，滿足單一組分所不具備的性能，獲得具有高耐熱性、較好力學強度及低成本的纖維增強聚乳酸復合材料。

本發明的目的之二在于提供該復合材料的制備方法。

一種耐熱型二元纖維/聚乳酸基復合材料，其特征在于該復合材料的組成和質量百分比含量為：

聚乳酸??????50～95％????改性天然纖維????5～50％

熱穩定劑????0.1～2％????改性無機纖維????1～20％

潤滑劑??????0.1～2份；

以上各組分的質量百分比之和為100％。

上述改性然纖維的具體改性方法為：

a.將天然纖維放入5g/ml的氫氧化鈉溶液中，煮沸1～3小時。處理完成后，用去離子水洗滌至PH為7，而后于80℃～120℃烘箱中干燥8～24小時，備用。

b.將上述處理后的天然纖維加入含有0.1～2份硅烷偶聯劑，70～90份無水乙醇，1～2份0.1mol/L的鹽酸和10～30份去離子水的混合液中，超聲分散2～4小時，后用去離子水清洗，于80℃～120℃的烘箱中干燥12～24小時。