[發(fā)明專利]一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210223106.9
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102757628A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于濤;李巖;朱明毅;楊剛
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);漢達(dá)精密電子（昆山）有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K5/5397;C08K3/34;C08K7/00;C08J5/06;C08L1/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸及其制備方法，得到的材料具有較好的阻燃性能和力學(xué)性能，可用于電子電器包裝領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著復(fù)合材料對阻燃要求的提出，各類阻燃劑新品種的研究日趨活躍，發(fā)展趨勢總是提高熱穩(wěn)定性和改善阻燃效率。當(dāng)前，不僅要求阻燃劑具有較好的阻燃性能，而且要求具有無鹵、無毒和抑煙功能，同時又不至于過多劣化材料的使用性能，因而傳統(tǒng)型阻燃劑面臨諸多困境，這給環(huán)境型阻燃劑提供了良好的發(fā)展空間。填充復(fù)合改性是熱塑性高聚物基體的復(fù)合材料實現(xiàn)高性能化、功能化和降低成本的一個重要而有效的途徑。近年來，熱塑性高聚物基體的復(fù)合材料在無鹵、無毒和低煙阻燃技術(shù)方面的應(yīng)用而倍受人們的重視。

磷系阻燃劑是典型的無鹵阻燃劑，可分為無機(jī)磷系阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑，前者主要包括紅磷和多種磷酸鹽，后者主要有磷酸三甲酚醋(TCP)、磷酸間苯二酚醋（RDP）、亞磷酸醋、磷酸醋等。含磷阻燃劑可用于熱塑性塑料、熱固性塑料、織物、紙張、涂料等。此類阻燃劑物包括紅磷、水溶性的無機(jī)鹽類、不溶性的聚磷酸銨、有機(jī)磷酸酯等。

聚乳酸是一種來源于可再生植物（如木薯、甜高粱）淀粉并且可以完全降解成二氧化碳和水的“綠色高分子”材料。聚乳酸不僅可降解，而且還具有許多良好的機(jī)械性能和加工性能，被稱為最優(yōu)前景的“綠色塑料”。但高分子聚合物的力學(xué)性能一般較差，需要與增強(qiáng)復(fù)合，提高材料的力學(xué)性能，而天然植物纖維作為高分子的增強(qiáng)材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有一般纖維的強(qiáng)度和剛度，比重小。因此比強(qiáng)度和比剛度較高；天然纖維的來源廣泛，且可以再生利用；天然植物纖維與玻璃纖維等相比，可以在自然環(huán)境中降解，沒有污染。因此，以聚乳酸為基體，以天然纖維為增強(qiáng)材料的全降解復(fù)合材料具有很高的研究和應(yīng)用價值。

然后聚乳酸和苧麻纖維界面結(jié)合較差，而阻燃劑9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）加入可能會進(jìn)一步惡化苧麻纖維和聚乳酸的界面。

納米粒子獨(dú)特的尺寸效應(yīng)以及功能性往往使納米復(fù)合材料表現(xiàn)出大大優(yōu)于常規(guī)聚合物材料的物理、化學(xué)性能。采用納米添加劑對材料進(jìn)行阻燃，避免了傳統(tǒng)阻燃體系的缺點(diǎn)。在提高材料阻燃性能的同時可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。阻燃復(fù)合材料是一類新型材

針對這種情況，本發(fā)明提供了一種適合工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境友好、可生物降解、阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法。此方法具有工藝簡單、生產(chǎn)能力高等特點(diǎn)，具有重要的實際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無鹵阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，該材料可應(yīng)用于對材料阻燃性要求較苛刻的電子電器包裝領(lǐng)域等。

本發(fā)明提出一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，先采用將納米添加劑對聚乳酸基體進(jìn)行處理，同時采用功能化阻燃劑對天然纖維進(jìn)行處理。最后再將處理過的聚乳酸基體和天然纖維進(jìn)行復(fù)合，得到的復(fù)合材料具有良好的阻燃性能和力學(xué)性能。

本發(fā)明提出一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料由聚乳酸、天然纖維、阻燃劑、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑組成，聚乳酸、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑的重量百分比如下：

聚乳酸?????????????80~99.7%

抗氧劑?????????????0.1~5%

納米添加劑?????????0.1~10%

抗滴落劑???????????0.1~5%，

天然纖維占由聚乳酸、阻燃劑、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑總重量的1%~30%，

阻燃劑占天然纖維重量的3%~20%。

本發(fā)明中，所述聚乳酸的重均分子量M_w為1×10⁵~3×10⁵。

本發(fā)明中，所述天然纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、洋麻纖維、劍麻纖維或竹纖維中一種或幾種。

本發(fā)明中，所述天然纖維為連續(xù)長纖維或連續(xù)短纖維。

本發(fā)明中，連續(xù)短纖維長徑比為5~100。

本發(fā)明中，所述阻燃劑為功能化的9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)，其結(jié)構(gòu)式為：

。

本發(fā)明中，所述抗氧劑為亞磷酸三苯酯、亞磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯、亞磷酸酯三（2，4-二特丁基苯基）酯、亞磷酸苯二異癸酯、亞磷酸三（壬基苯酯）或季戊四醇雙亞磷酸酯二（2，4-二特丁基苯基）酯中一種或多種。

本發(fā)明中，所述抗滴落劑為聚四氟乙烯。