[發明專利]一種用于環保餐具的高韌性聚乳酸復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011025559.1
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112080115B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 胡育強;胡一帆
• 申請（專利權）人: 湖南鉅億新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L93/04;C08L71/02;C08K13/06;C08K3/34;C08K3/36;C08K5/523;C08H8/00
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明公開一種用于環保餐具的高韌性聚乳酸復合材料及其制備方法，涉及聚乳酸復合材料技術領域。本發明公開的用于環保餐具的高韌性聚乳酸復合材料，由以下質量分數的原料組成：改性聚乳酸40?65份、己二酸改性植物纖維35?60份、松香酸鈉0.5?1份、聚乙二醇8?15份、硅酸鎂鋁0.5?0.8份和潤滑劑2?5份，本發明還公開了該用于環保餐具的高韌性聚乳酸復合材料的制備方法。本發明提供的高韌性聚乳酸復合材料，該復合材料具有優異的耐沖擊性能，可耐高溫，其熱變形溫度超過115℃，并具有優異的力學性能，高韌性，不易脆斷，延長了使用壽命，該復合材料無毒、可完全生物降解，可廣泛應用于環保餐具、食品包裝等領域。

技術領域

本發明屬于聚乳酸復合材料技術領域，尤其涉及一種用于環保餐具的高韌性聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

在環境和可持續發展為主題的今天，環境友好型可生物降解高分子材料無疑受到人們的青睞，成為近年來的研究熱點，然而聚乳酸被認為是最有前景的傳統塑料替代品之一。聚乳酸(PLA)是一種以玉米或薯類淀粉經發酵形成的乳酸為原料經過化學合成制備的生物降解脂肪族聚酯，原料來源充分且可以再生，不僅擺脫了對石油資源的依賴，其生產制造過程的能耗比PP等石油基高分子低，為低環境負荷性的高分子材料。

PLA是一種綠色、環保、全生物降解的線性脂肪族聚酯。隨著白色污染、塑料焚燒等環境問題愈發突出，PLA以其優異的力學性能(高強度、高模量等)、全生物降解性，成為了眾多科研人員的研究熱點。但在實際的應用過程中，PLA制品并未完全應用在日常生活領域中，主要因為PLA自身脆性大、降解周期長、結晶度低、耐熱性等缺點。首先，脆性大、耐沖擊性能差限制了PLA在環保餐具、薄膜、包裝材料等領域的應用；同時結晶度低、耐熱性差是限制PLA在耐熱、耐高溫制品領域應用的重要因素。PLA的熱變形溫度只有55-60℃左右，然而作為環保餐具時，有時食物的溫度達到100℃左右，嚴重限制了PLA作為環保餐具的使用，且使用壽命較短。現有的PLA材料作為高分子環保餐具，可循環使用，但該PLA材料使用過程中質脆易斷，使用壽命短，限制了在家庭生活中作為通用的環保餐具應用，目前主要作為一次性餐具使用。

目前，對聚乳酸進行改性的研究和報道有很多。中國發明專利CN105968757B公開了一種全生物降解增韌高強聚乳酸基復合材料及其制備方法，該復合材料是由聚乳酸、環氧化植物油或其衍生物以及過氧化引發劑組成，經干燥、混合后，于密煉機中通過原位接枝交聯反應制得，該復合材料的各組分均為無毒、可生物降解材料，并引入了接枝交聯結構使復合材料答復增韌同時保持高強度。該發明雖通過接枝反應提高了聚乳酸復合材料的強度和斷裂伸長率，但其沖擊強度較低，易開裂，且耐熱性較差，影響其在環保餐具中的應用。中國發明專利CN103965596B公開了一種可生物降解聚乳酸復合材料及應用，該復合材料由重均分子量為10-18萬、分子量分布指數為1.2-2.0的聚乳酸，脂肪族聚酯，增塑劑和表面處理的無機填料共混造粒制得，該復合材料具有優良的拉伸強度和斷裂伸長率，并且成本較低。但該復合材料的沖擊強度較差，且耐熱性能未有明顯的改性，不適于應用在環保餐具中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高韌性聚乳酸復合材料，該復合材料具有優異的耐沖擊性能，可耐高溫，其熱變形溫度超過115℃，并具有優異的力學性能，高韌性，不易脆斷，延長了使用壽命。該復合材料無毒、可完全生物降解，可廣泛應用于環保餐具、食品包裝等領域。

為了實現本發明的目的，本發明提供了一種用于環保餐具的高韌性聚乳酸復合材料，由以下重量份數的原料組成：改性聚乳酸40-65份、己二酸改性植物纖維35-60份、松香酸鈉0.5-1份、聚乙二醇8-15份、硅酸鎂鋁0.5-0.8份和潤滑劑2-5份。

進一步的，所述改性聚乳酸的制備方法包括以下具體步驟：

(1)將二氧化硅粉末加入到甲苯中，加熱到60℃，攪拌均勻，然后加入乙烯基三甲氧基硅烷，緩慢升溫至110℃，攪拌3-4h，制得表面改性的二氧化硅；