[發明專利]一種天然杜仲膠/纖維素改性聚乳酸復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201810913295.X
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109251494B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 賈仕奎;王忠;朱艷;陳立貴;付蕾
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L7/00;C08L1/02;C08L71/02;C08K5/12;B29C48/92
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種天然杜仲膠/纖維素改性聚乳酸復合材料，包括天然杜仲膠/纖維素復合彈性體，偶聯劑和PLA，其中，PLA占質量分數65％～89％，天然杜仲膠/纖維素復合彈性體占質量分數10％～30％，偶聯劑占質量分數1％～5％，以上各組分含量的質量百分數之和為100％。本發明還公開了其制備方法，該工藝實現了活性纖維素、高塑性的天然杜仲膠的開發以及天然杜仲膠/纖維素復合改性PLA材料的制備，將進一步拓展PLA材料的高性能化研究和更為廣泛的應用。

技術領域

本發明屬于聚乳酸復合材料制備技術領域，具體涉及一種天然杜仲膠/纖維素改性聚乳酸復合材料，還涉及上述天然杜仲膠/纖維素及其改性聚乳酸復合材料的制備方法。

背景技術

隨著石油資源日益枯竭、環境污染壓力不斷增加，通過石油化工途徑開發高分子材料存在著能耗高、資源消耗量大、且污染大、制備的高分子材料不易降解而進一步加大環境污染，來自全球學術界和工業界極大地關注著環境友好型生物基可生物降解高分子材料的開發和應用。

近幾十年來，已研發出幾十種生物可降解聚酯材料，其中聚乳酸 (PLA)由于較好的力學性能、生物相容性與可加工性吸引了最多的關注。目前，全世界每年生產7.0×10⁵～8.0×10⁵噸左右的生物基塑料大約一半是PLA。同時，由于用于合成PLA的原料基本可來源于玉米、谷物等生物可再生的植物資源，其制品使用后在一定外加條件下可分解或降解為無毒無害的二氧化碳和水，有效降低了環境污染問題。

PLA已實現大規模工業化生產并在薄膜、纖維及生物工程支架等前沿科技領域展示出獨有而廣闊的應用前景；另外，PLA還具有良好的力學性能、透明性、抗菌性和易于加工，在塑料包裝、生物醫學、生活日用品等行業得到了廣泛應用。然而，PLA存在著固有的缺陷，就是其低的抗沖擊性和低的耐熱性，這將影響其被更廣泛地應用，為了改善和提高PLA在應用過程中保持較好的耐沖擊性，大量的科研人員通過添加高韌性的彈性體材料，如熱塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-辛烯接枝共聚物(POE)、苯乙烯-乙烯-丁烯嵌段共聚物(SEBS)等物質，這種通過引入彈性體來改善PLA材料的韌性方法也導致了PLA制品的模量、耐熱變形溫度和生物可降解性的下降。于此，基于熔融擠出共混方法，將具有高彈性的熱塑性橡膠和生物質材料添加到PLA基體中，從而可以有效地解決PLA制品的高韌性、高模量和較好生物可降解性的使用要求。

天然杜仲膠是天然橡膠之一，產自屬于杜仲科的杜仲樹，是中國的特產，其主要成分是反-1，4-聚異戊二烯。杜仲橡膠在室溫時是皮革狀的堅韌物質，純膠無色，純膠在10℃時結晶，40℃～50℃開始表現有彈性，易伸長，100℃軟化，具有可塑性。纖維素是世界上蘊藏量最豐富的天然高分子化合物，生產原料來源于木材、棉花、棉短絨、麥草、稻草、蘆葦、麻、桑皮和甘蔗渣等。將各種生物質材料通過酸堿等處理除去木質素、半纖維素和果膠等成分將得到高結晶度的高模量的纖維素材料。結合溶液浸漬和低溫混煉技術進行天然杜仲膠/纖維素復合彈性體材料的開發尚未發現，并利用該復合彈性體改性PLA 制品的研究尚未發現。

至今，中國專利CN 105860464A公開了一種回用植物纖維素制木塑復合型3D打印材料的方法，其方法是將回用植物纖維原料風干、除塵后進行粉碎、過篩，再用堿對廢棄含植物纖維的原料進行預處理，再與各種助劑混合并粉碎，接著和PLA在預混合，擠出制成木塑復合型3D打印材料。但未提天然杜仲膠的改性及制備高模量、高韌性的 PLA復合材料的研究。另外，《高分子材料科學與工程》(姚蕾，2017， 33(10)，39-44)報道了杜仲膠對聚乳酸的增韌改性的研究論文，通過密煉機將杜仲膠與PLA充分混合并進行模壓成型，測試力學性能發現，當PLA/杜仲膠共混物中PLA/杜仲膠的質量比為90/10時，共混物的斷裂伸長率較純PLA提高了14倍，缺口沖擊強度提高了5.8倍。但該論文未涉及杜仲膠的改性與纖維素復配用以改善PLA力學性能研究。

發明內容