[發明專利]一種稀土改性纖維增強聚乳酸及其制備方法

有效

• 申請號: 202110755637.1
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113402741B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 吳銀財;劉躍軍;郝喜海;林鳳龍;林新土;劉小超
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06;C08L67/04;C08L1/02;C08L97/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種稀土改性纖維增強聚乳酸及其制備方法，涉及可生物降解包裝材料技術領域。本發明采用溶液共混法與熱壓法相結合，制備得到具有良好力學性能的高含量纖維填充的聚乳酸組合物。首先，本發明通過稀土改性纖維素纖維，一方面可以降低纖維素纖維表面羥基的親水性，另一方面可以通過稀土離子與聚乳酸中氧的強配位關系，提升纖維素纖維與聚乳酸的相容性；添加絮凝劑可以有效保持纖維素纖維與聚乳酸的均勻混合，防止沉降導致分層；然后，本發明采用熱壓可以提升纖維素纖維與聚乳酸的密實度并固定纖維素纖維的取向；最終得到具有超高拉伸強度和拉伸模量的可生物降解稀土改性纖維增強聚乳酸。

技術領域

本發明涉及可生物降解包裝材料技術領域，具體涉及一種稀土改性纖維增強聚乳酸及其制備方法。

背景技術

生物基材料是國家的戰略性新興產業之一，也是國家提出重點開發的材料之一。充分利用豐富的生物質資源，開發環境友好可生物降解的材料，最大限度替代傳統的高分子材料，有望緩解因難降解的塑料垃圾而引起的環境污染問題。從已開發的幾款可生物降解材料中，聚乳酸因具有較好的力學性能，被稱為最具有發展潛力的產品之一，但是跟傳統的工程塑料相比，其力學性能還有待提升。

纖維素纖維具有高拉伸強度和高拉伸模量，用纖維素纖維填充改性聚乳酸是提高其力學性能的有效途徑，最常用的方法是將纖維素與聚乳酸進行熔融共混，但是當纖維素纖維添加量超過一定限值時，聚乳酸力學性能反而隨纖維素纖維填充量的提升而變差，難以獲得具有超高拉伸強度和拉伸模量的聚乳酸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稀土改性纖維增強聚乳酸及其制備方法，采用本發明的方法能夠在聚乳酸中填充高比例的纖維素纖維，制備得到具有超高拉伸強度和拉伸模量的可生物降解稀土改性纖維增強聚乳酸。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種稀土改性纖維增強聚乳酸的制備方法，包括以下步驟：

將稀土化合物、纖維素纖維和水混合，得到A溶液；

將聚乳酸溶于有機溶劑中，得到B溶液；

將所述A溶液和B溶液共混，得到C溶液；

將所述C溶液和絮凝劑混合，得到D溶液；

除去所述D溶液中的水和有機溶劑，得到固體E；

將所述固體E進行熱壓，得到稀土改性纖維增強聚乳酸。

優選地，所述聚乳酸、纖維素纖維、稀土化合物和絮凝劑的質量比為20～90：5～70：1～10：1～10。

優選地，所述稀土化合物包括LnO₂、Ln₂O₃、Ln(NO₃)₃、Ln(CO₃)₂、Ln₂(CO₃)₃、Ln(P₂O₄)₃、Ln(P₅O₇)₃、Ln₂(SO₄)₃、Ln₂(C₂O₄)₃、Ln(C₈H₁₅O₂)₃和Ln(ClO)₃中的至少一種；其中Ln為La、Ce、Tb、Pr、Dy、Yb、Eu、Tm、Sm和Nd中的至少一種。