[發(fā)明專利]含稻草粉的改性聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110387193.7
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102424719A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐國翌;李良釗;宋國林;廖枝飛
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08L97/02;C08K5/29;C08K5/526
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標(biāo)代理有限公司 44257
• 代理人: 王鎖林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種含稻草粉的改性聚乳酸復(fù)合材料，即聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯（或聚己內(nèi)酯）/稻草粉復(fù)合材料，以及該復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

目前通用材料主要集中在聚乙烯、聚丙烯方面，其應(yīng)用需要消耗大量石油資源，其?“白色”垃圾問題與日俱增，造成了不可忽視的能源危機(jī)和環(huán)境污染。開發(fā)潛在新型包裝材料成為學(xué)術(shù)與工業(yè)界研究熱點(diǎn)。近年來，隨著陶氏化學(xué)首先開發(fā)出工業(yè)化聚乳酸以來，聚乳酸（PLA），作為以（玉米、馬鈴薯等）可再生的植物資源為原料經(jīng)化學(xué)合成制備的生物降解高分子，屬于一種熱塑性脂肪族聚酯，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn)分別為60oC和175oC左右，在室溫是一種處于玻璃態(tài)的硬質(zhì)高分子。同普通高分子一樣，PLA可進(jìn)行擠出、流延制膜、吹膜、注塑、吹瓶、纖維等成型加工。經(jīng)過熱成型、紡絲等二次加工后得到的產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用在服裝、紡織、無紡布、包裝、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土木建筑、醫(yī)療衛(wèi)生用品、日常生活用品等領(lǐng)域。PLA具有良好的可堆肥性、生物降解性、降解產(chǎn)生的二氧化碳和水可以返回自然界，重新加入到植物的光合作用過程中，有助于維持碳循環(huán)的平衡，綜合性能能夠滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。由于純PLA存在沖擊性能較差、加工性能有待提高及成本較高等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到很大限制。改善PLA的韌性、提高其加工性能是近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門領(lǐng)域，目前常用的方法主要是自增強(qiáng)，或與其他材料?(如礦物、碳纖維、天然纖維等)復(fù)合制備新材料。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以脂肪族二元酸、二元醇為主要原料，既可以通過石油化工產(chǎn)品滿足需求，也可通過纖維素、奶業(yè)副產(chǎn)物、葡萄糖、果糖、乳糖等自然界可再生農(nóng)作物產(chǎn)物經(jīng)生物發(fā)酵生產(chǎn)，高分子量的PBS具有優(yōu)異的綜合性能。力學(xué)性能接近聚丙烯(iPP）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料：耐熱性能好，熱變形溫度接近100^oC，?PBS只有在堆肥、水體等接觸特定微生物條件下才發(fā)生降解，在正常儲存和使用過程中性能非常穩(wěn)定。憑借優(yōu)異的綜合性能，PBS迅速成為可廣泛推廣使用的通用型完全生物降解材料之一。其本身具有良好的性價(jià)比，開發(fā)節(jié)能環(huán)保高性能生物降解復(fù)合材料具有重大應(yīng)用價(jià)值。聚己內(nèi)酯是是一種完全可生物降解聚酯。具有優(yōu)良的力學(xué)性能及生物相容性，也可考慮作為PBS替代材料。

二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)是高分子材料中常用的改性劑，而亞磷酸三苯酯（TPPI）是常用改性材料的增塑劑、抗氧劑、偶聯(lián)劑，也起到阻燃作用，其本身無毒，可用于人體植入材料生產(chǎn)。為了提高聚丁二酸丁二醇酯與基體的相容性。通常需要兩組份添加其它助劑，處理的方法主要加入增塑劑、偶聯(lián)劑、三官能團(tuán)有機(jī)改性劑等。通過對偶聯(lián)劑偶聯(lián)或增塑劑潤滑處理，可顯著提高聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯復(fù)合材料的界面結(jié)合性、耐水性、力學(xué)性能、結(jié)晶性能等。關(guān)于此類偶聯(lián)劑或增塑劑用于聚乳酸稻草復(fù)合材料研究中未見相關(guān)報(bào)道。

稻草是自然界水稻農(nóng)作物收割后產(chǎn)生的大量廢棄物，每年有上億公斤稻草遭到廢棄，因此將稻草進(jìn)行回收利用，開發(fā)可再生資源含稻草粉的復(fù)合材料具有顯著經(jīng)濟(jì)與社會效益，加之聚乳酸成本較高，稻草粉引入可降低成本。?因此開發(fā)此類稻草改性聚乳酸全生物降解、低成本復(fù)合材料具有顯著社會意義。

發(fā)明內(nèi)容

為避免現(xiàn)有聚乳酸及其復(fù)合材料存在上述缺陷，本發(fā)明提供一種含稻草粉的改性聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法；其在聚乳酸、稻草粉、與聚丁二酸丁二醇酯或聚己內(nèi)酯的混合物中混入偶聯(lián)劑或增塑劑再經(jīng)過熔融共混，讓聚丁二酸丁二醇酯或聚己內(nèi)酯在偶聯(lián)劑作用下均勻分散于聚乳酸基體中，得到高拉伸率、綜合拉伸強(qiáng)度以及剛性平衡的復(fù)合材料。

本發(fā)明含稻草粉的改性聚乳酸復(fù)合材料，其組分包括：第一種聚合物—聚乳酸，第二種聚合物—聚丁二酸丁二醇酯或聚己內(nèi)酯，稻草粉，及，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)或亞磷酸三苯酯（TPPI）；各組分含量為：

稻草粉??0.8-9wt%?；?

二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)或亞磷酸三苯酯（TPPI）?2.5-17wt%?；

第一種聚合物和第二種聚合物??75-97wt%，其中，第一種聚合物和第二種聚合物的重量比為6-7?：3-4?。

一種含稻草粉的改性聚乳酸復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟：

a.?將烘干的稻草送入粉碎機(jī)中粉碎成粉，過100-1000目篩子，得到稻草粉，然后置于65-80度烘箱中烘干；