[發明專利]一種阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料及其制法

有效

• 申請號: 202010122823.7
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111171539B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 邵娜;湯兆賓;張傳芝;朱錦
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L51/02;C08L91/00;C08K3/32
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料及其制法。所述阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料包括按照質量百分比計算的如下組分：聚乳酸70～90％、改性淀粉10～20％、酸源2.5％～20％和含磷增塑劑5％～20％。本發明中含磷增塑劑的加入，能夠在熔融共混過程中反應接枝到馬來酸酐接枝淀粉中，從而提高改性淀粉的熱穩定性；并且通過提高其磷含量，能夠減少阻燃劑酸源的使用，從而使制備的聚乳酸復合材料的機械性能、阻燃性能良好，阻燃劑的使用量較低，降低了原料成本；同時本發明提供的制備方法簡單，易于實施和操控，易于大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于復合材料及其制備技術領域，具體涉及一種阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料及其制法。

背景技術

隨著石油資源短缺和環境污染嚴重等問題，可生物降解的綠色材料受到廣泛的關注。其中，聚乳酸作為最具發展前景的可生物降解熱塑性塑料，是由可再生農作物(如玉米、馬鈴薯等)所提取的淀粉原料制得，具有優異的生物相容性，良好的加工性能以及優異的機械性能等優點，已在包裝工業、工程塑料、電子設施和汽車工業等領域得到廣泛應用。然而聚乳酸的極限氧指數只有20％左右，燃燒時形成大量的滴落物，以及自身脆性大等缺點限制了其在這些領域的進一步廣泛應用。因此如何提高聚乳酸的阻燃性是目前的研究重點之一。

工業上常用且較經濟的方法為添加型阻燃劑，最常用的為含鹵阻燃劑、金屬氫氧化物和膨脹型阻燃劑。目前，膨脹型阻燃劑由于其低毒、環保和抑煙等優點，成為聚乳酸阻燃的發展方向。但是與含鹵阻燃劑相比，膨脹型阻燃劑用量較大，阻燃效率低，與聚乳酸基體相容性差等，嚴重降低了復合材料的機械性能。因此如何在不犧牲聚乳酸機械性能的同時提高其阻燃性是聚乳酸阻燃復合材料實際應用的關鍵所在。

膨脹型阻燃劑(IFR)主要成分包括酸源、碳源和氣源。傳統碳源如季戊四醇、甘露醇均為多羥基小分子化合物，易吸水和遷移，且與聚乳酸基體的相容性差，嚴重影響了復合材料的機械性能。研究發現淀粉、纖維素、木質素和環糊精及其衍生物含有大量羥基，成炭性能優異，已作為新型生物基碳源被廣泛應用于塑料的膨脹阻燃中。

天然淀粉具有來源廣泛，價格低廉，成炭性優異、可完全生物降解等優點。但是親水性的淀粉與疏水性的聚乳酸界面相互作用很差，對復合材料的機械性能損失影響較大。其次，淀粉在加工過程中易降解，不利于材料加工成型，對復合材料的阻燃性能也有顯著影響。因此，通過對淀粉進行改性處理以改善上述缺陷是提高聚乳酸的阻燃性和機械性能的突破口。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料及其制備方法，以克服現有技術的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料，其包括按照質量百分比計算的如下組分：聚乳酸70～90％、改性淀粉10～20％、酸源2.5％～20％和含磷增塑劑5％～20％。

本發明實施例還提供了一種阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料的制備方法，其包括：

按照前述任一項所述阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料的組成將干燥后的聚乳酸、改性淀粉、酸源與含磷增塑劑均勻混合，之后將所獲混合物料加入雙螺桿擠出機進行熔融共混，經過擠出、冷卻、造粒，制得阻燃可生物降解的聚乳酸/淀粉復合材料。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：