[發明專利]一種用于環保餐具的可降解聚乳酸復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810136403.7
• 申請日: 2018-02-10
• 公開（公告）號: CN108587087B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 付永前;張平;胡嘉歡
• 申請（專利權）人: 浙江金晟環保股份有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08K5/053;D06M13/188;D06M13/513;D06M101/04
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發明屬于聚乳酸復合材料及其制備領域，涉及一種用于環保餐具的可降解聚乳酸復合材料，由以下重量百分比的原料制成：聚乳酸45％?65％、植物纖維30％?40％和甘油5％?15％，其中所述的植物纖維經乙酸酐和硅烷偶聯劑聯合處理后使用，乙酸酐用量相對植物纖維質量計為80?300％，硅烷偶聯劑用量相對植物纖維質量計為1?5％。與堿處理的聚乳酸復合材料相比，本發明可以大大增強材料的生物降解速度，而材料的性能不會受到影響，且制備方法更加環保。

技術領域

本發明屬于聚乳酸復合材料及其制備領域，涉及一種用于環保餐具的可降解聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著全球經濟快速發展，人們對環境污染，食品安全也越來越重視。然而石油資源的日益匱乏以及其對環境的不友好性，限制了石油基塑料材料的大量使用，這使得利用可再生資源、可降解資源生產生物可降解材料成為材料的發展趨勢。在眾多的降解材料中，聚乳酸(PLA)以其優良的生物相容性和生物降解性在一次性包裝行業中脫穎而出。

目前在日常生活中除了快餐盒等一次性商品對產品耐熱性有較高的要求，蛋糕等常溫或冷藏食品、甜點對一次性用具(如蛋糕托)的耐熱性的要求并沒有很高，但對產品的韌性卻有一定的要求。

PLA具有良好的透氣性、透氧氣性及透二氧化碳性，還具有隔離氣味的特性，在一次性餐具和食品包裝方面具有廣闊的發展空間。但聚乳酸樹脂成本較高，且聚乳酸樹脂脆而硬，韌性較差，熱變形溫度低，結晶度較高，降解速度不易控制,這些缺點限制了聚乳酸在一次性餐具和食品包裝領域的發展。

天然植物纖維如甘蔗纖維和竹纖維均具有來源廣泛、可再生性、可生物降解和價格低廉的優勢。而目前利用以植物纖維經過破碎得到纖維粉，然后混入大量的膠或樹脂，再注入到模具中，在高壓及高溫下成型生產出來產品由于植物纖維與聚合物基體化學異質，植物纖維中存在大量的羥基和氫鍵作用，使其具有較強的極性和吸水性，很難與存在大量C-H鍵的非極性的聚乳酸形成良好的界面相容性，使得復合材料的界面性能較差，所得復合材料性能也較差，以至于植物纖維應有的增強效果得不到充分發揮。利用該技術生產的產品雖在降解性方面較好，但是它的柔韌性、手感、嗅覺等方面較差，還需進一步完善。

而目前對植物纖維的預處理大多數都采用酸堿處理等化學強處理，該技術雖能較好的改善植物纖維的與PLA基體之間的界面相容性，提高復合材料的性能，但酸堿處理等化學強處理在過程中對設備防腐要求較高，并且脫除了植物纖維中的一部分組成，不利于材料的充分利用，酸堿的加入使其預處理產物的進一步降解方法受到了限制，只適合于化學法降解。另外酸堿處理后還存在對污水的治理問題，在生產過程中提高了污水治理成本，加大了對周邊環境的壓力。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種環保可降解的聚乳酸復合材料，以期解決現有酸堿處理等化學強處理存在的環保壓力問題，并提供一種韌性較高的材料，以期滿足對耐熱性要求不高但卻對韌性有較高要求的一次性餐具的需求。

具體說來，發明人提供如下的技術方案：

一種用于環保餐具的可降解聚乳酸復合材料，由以下重量百分比的原料制成：聚乳酸45％-65％、植物纖維30％-40％和甘油5％-15％，其中所述的植物纖維經乙酸酐和硅烷偶聯劑聯合處理后使用，乙酸酐用量相對植物纖維質量計為80-300％，硅烷偶聯劑用量相對植物纖維質量計為1-5％。

本發明利用乙酸酐處理和硅烷偶聯劑聯用的方式對甘蔗纖維和竹纖維等植物纖維進行預處理，這種柔和處理的方法所得的纖維在之后與聚乳酸交聯效果沒有經堿處理的好，針對這個問題本發明以甘油為增塑劑，甘油的加入破壞纖維進一步分子內和分子間的氫鍵，提高PLA與植物纖維的交聯效果。本發明用植物纖維的比強度高、質輕價廉、可再生、環境友好的優點增強聚乳酸的復合材料，不但可以改善聚乳酸的缺點，還可以改善植物纖維產品的柔韌性，并可以再處理過程中回收利用乙酸酐，降低生產成本，得到一種韌性好的的可降解聚乳酸復合材料用于生產對耐熱性要求不高但卻對韌性有較高要求的一次性餐具。