[發明專利]一種全生物降解角蛋白纖維增強及耐熱改性聚乳酸材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110292129.0
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102504503A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 謝德明;譚卓華
• 申請（專利權）人: 廣州卓揚新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L89/04;C08K5/20;C08K5/134;C08K5/1535
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

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技術領域

????本發明涉及一種聚乳酸材料及其制備方法，具體涉及一種全生物降解角蛋白纖維增強及耐熱改性聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術

????目前國內外對聚乳酸改性塑料的研究主要集中于耐熱改性、增強改性及共混改性以降低生產成本。

毛發角蛋白是一種蘊涵量十分巨大的可再生天然蛋白質及生物纖維資源，我國每年僅產自于豬、牛、羊、雞、鴨、鵝等家養動物毛羽的角蛋白即高達幾十萬噸，還有大量包括動物角、蹄甲以及人類毛發等其它來源，在自然界產量僅次于纖維素、甲殼素、淀粉等高分子材料，是除動物肉類之外最大的蛋白質資源。目前絕大部分角蛋白都是作為廢棄物棄于自然環境，由于角蛋白極難水解降解，僅被少數微生物分解，因而造成越來越大的環境壓力，對角蛋白進行加工處理勢在必行。

角蛋白具有很高的高分子量、機械強度、優良的加工性質、可降解性和良好的生物兼容性，是一類新型的生物材料，在可降解材料、分離膜和生物纖維、生物醫學材料等領域都有很好的應用前景。

一般情況下，角蛋白分子內的二硫鍵使肽鏈內部和肽鏈之間發生交聯，形成立體網狀結構，天然角蛋白難以溶解，不能熔融，結構十分穩定。利用角蛋白纖維作為塑料填充及改性添加物具有十分重要的應用價值與開發前景。

同時，聚乳酸作為一種來源于可再生植物資源的人工合成高分子材料，擁有可完全生物降解性，良好的加工成型能力及優良的力學性能，作為可降解塑料，已經受到廣泛的關注與重視。在發達國家，已經將聚乳酸高分子材料作為新一代可再生的環境友好材料，展開深入研究與開發利用。預計在不久的將來，聚乳酸將作為源自石油資源的一系列高分子材料如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯醇（PVC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）等的替代材料廣泛應用于工程塑料與日常生活用品、包裝材料、醫用材料等相關領域。

但是，聚乳酸作為一種熱塑性高分子材料，由于具有相對較高的玻璃化轉變溫度，較高的結晶度及較長的結晶時間，表現為低溫或常溫下脆性大，高溫下熱穩定性不強，熱變形溫度低、容易水解、機械強度不足、熱加工窗口窄等缺陷，難以直接使用。因而，對聚乳酸進行各種改性以提高其綜合性能，已成為影響該材料大規模推廣應用的瓶頸。近年來，對聚乳酸進行改性的相關研究十分活躍，取得了很多成果，已經有效拓展了聚乳酸的應用領域。然而，相關改性技術往往依賴合成添加劑，在聚乳酸材料基礎之上添加較多的非降解石油基合成成分，一方面極大程度地降低了其環境友好性能，與綠色塑料概念背道而馳。同時，導致該改性材料的生產成本大幅度地提高，致使現有的改性聚乳酸材料失去了與石油基高分子材料的競爭優勢。

本發明著眼于利用資源量極其豐富的動物毛發或角蹄等廢棄物制備角蛋白纖維，結合角蛋白纖維、長鏈脂肪族酰胺化合物類、生物基的紫外光穩定劑、天然抗氧化劑、全天然植物顏料實現對聚乳酸材料進行增強、耐熱及改性，經改性后的聚乳酸材料其性能可滿足諸如片材、板材管材、型材或其它塑料制品的發泡、擠塑、吹膜、吹塑、吸塑、注塑和滾塑等加工性能要求，并可采用通用設備規模化生產各類環境友好的全生物降解塑料制品，具有較為廣泛的應用前景。

經查閱國家知識產權局專利文獻數據庫及相關公開發表的論文等資料，與本發明技術密切相關的中國專利技術有：ZL200810050603.7：一種耐熱聚乳酸基體樹脂的制備方法；200710023111.4：耐熱聚乳酸共混物成型制品；200910100148.1：一種耐熱聚乳酸復合材料及其制備方法；200910247344.1：一種全降解耐熱聚乳酸復合材料及其制備方法；201010104222.X：一種耐溫聚乳酸及其制備方法；201010138717.4：一種玻璃纖維增強的阻燃耐熱聚乳酸復合材料的制備方法。

其它相關專利技術見下表：