[發明專利]一種天然植物纖維/立構聚乳酸復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410182798.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103937183A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 張慧慧;明瑞豪;楊革生;邵惠麗;胡學超;李玉增
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L1/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于高分子復合材料的制備領域，特別涉及一種天然植物纖維/立構聚乳酸復合材料的制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)又稱聚丙交酯，屬于線性脂肪族熱塑性聚酯，是一種以玉米等淀粉類植物為原料，經過發酵、聚合而制備的生物高分子，在環境中可完全降解為二氧化碳和水，不會對環境造成污染。此外，PLA還具有原料資源豐富、無毒性、良好的生物相容性、加工性以及力學性能等特點，可以廣泛地應用在包裝、農業、醫用材料以及服裝等領域，因而PLA被認為是最有前途的可生物降解的高分子材料。但PLA材料尚存在脆性高、熱變形溫度低、抗沖擊性能差等缺點，因而限制了其作為工程塑料的應用。

為了提高PLA的耐熱性能，目前主要采用提高PLA結晶度、與耐熱型聚合物的共混技術、輻射交聯技術、納米復合技術等來提高PLA的耐熱性，而制備立構聚乳酸(stereocomplex?polylactide,sc-PLA)是近年來發展耐熱型PLA的熱點方向。美國專利US5317064公開了一種立構聚乳酸的制備方法，該法通過將PLA的兩種光學異構體聚左旋乳酸(PLLA)和聚右旋乳酸(PDLA)共混制得了sc-PLA，其耐熱性能良好，熔點可以達到210～230℃，比純PLA材料要高出～50℃。PLLA和PDLA在形成立構復合結構時，sc-PLA晶體的每個晶胞中左旋和右旋的分子鏈平行排列且形成互補的結構，使得鏈堆積緊密，這種緊密的堆積使得分子間的范德華力更加強烈，從而提高了sc-PLA的熔點。因此，sc-PLA制品的耐熱性能得到大幅度提高，從而擴展其應用范圍，這對于sc-PLA的成型加工而言是大有裨益的。近幾年來，國內對于sc-PLA也進行了許多研究和開發，并形成了不少專利。如CN102212185A、CN102532837A、CN102282195A等均涉及sc-PLA的制備。但這些專利的主旨是制備高熔點的sc-PLA，對其力學性能則并未進行探討。

sc-PLA可以在PLLA/PDLA的溶液或熔體中形成，其中最常見的是溶液澆鑄法和熔體共混方法。溶液澆鑄法在制備sc-PLA的過程中要使用大量有機溶劑，如氯仿、二氯甲烷或者乙腈。這種方法不僅對生產設備要求高，而且潛在的污染危害較大。相對而言，熔融共混法環境污染少，更加具有發展潛力。但采用等比例PLLA/PDLA熔融共混制備sc-PLA中常含有少量hc晶體(PLA均聚物晶體，熔點～180℃)，且在加工過程當中PLA會發生降解與酯交換反應，從而使其力學性能呈現降低的趨勢。因此，在保持sc-PLA材料較高耐熱性能的同時，為了維持材料的環保特性，還有必要通過天然植物纖維增強來進一步提高sc-PLA的力學性能。

與合成或人造纖維相比，天然植物纖維具有得天獨厚的優勢，如低密度、低成本、良好的比強度、可生物降解性等。近年來，以天然植物纖維如木纖維、竹纖維、亞麻纖維、黃麻纖維、大麻纖維及洋麻纖維等為增強纖維制備環境友好的纖維素纖維/PLA綠色復合材料已備受青睞，并在國內外產生了不少專利。中國專利CN101235192公開了一種聚乳酸和植物纖維復合材料的制備方法，歐洲專利EP1939253公開了一種天然纖維增強的聚乳酸復合材料，美國專利US20060147695A1公開了一種洋麻纖維增強的聚乳酸復合材料。由于天然植物纖維的主要成分是結晶度和聚合度均較高的纖維素，因此利用這些天然植物纖維對PLA進行增強就可以得到力學性能良好的環境友好型PLA復合材料，但上述發明均不能有效改善PLA耐熱性差的缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種天然植物纖維/立構聚乳酸復合材料的制備方法，本發明方法制備工藝簡單，加工過程中不會產生任何有毒害的污染物；制備得到的復合材料不僅耐熱性好，且力學性能優良，具有優異的綜合性能。

本發明的一種天然植物纖維/立構聚乳酸復合材料的制備方法，包括：

(1)將聚左旋乳酸PLLA、聚右旋乳酸PDLA及天然植物纖維進行真空干燥，以去除水分；

(2)按重量百分比，將上述25-49.5％的聚左旋乳酸PLLA、25-49.5％的聚右旋乳酸PDLA、1-50％的天然植物纖維進行熔融共混，造粒，成型，得到天然植物纖維/立構聚乳酸復合材料。

所述步驟(1)中天然植物纖維為亞麻纖維、苧麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維、大麻纖維、棉纖維、竹纖維中的一種或幾種。

所述步驟(1)中聚左旋乳酸PLLA、聚右旋乳酸PDLA切片的光學純度OP均大于95％，若OP值較低，則會影響sc-PLA的結晶速率及熔融焓。