[發明專利]一種生物基全降解堅果殼纖維改性聚乳酸材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210186415.7
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114957938A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 許燕;邱碧薇;李寧;陸文暉;張思樂
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L15/00;C08L97/02
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

本發明公開了一種生物基全降解堅果殼纖維改性聚乳酸材料的制備方法，包括：S1、將堅果殼破碎處理，進行不同尺寸的纖維篩選；S2、對篩選的纖維進行堿處理，去除雜質與油脂；S3、將堿處理并干燥好的纖維和環氧化處理的天然橡膠按照1:1共混，制備橡膠/堅果殼纖維混合物母粒；S4、稱取聚乳酸、環氧化天然橡膠、環氧化天然橡膠/堅果殼纖維混合物母粒、助劑，按照比例通過共混加工設備熔融共混。根據本發明，均為全生物基可降解材料，無毒無害，原材料資源豐富、成本低，可以實現大規模生產，力學強度和耐熱性較好，增韌聚乳酸的同時避免橡膠加入帶來的強度降。

技術領域

本發明涉及高分子材料的技術領域，特別涉及一種生物基全降解堅果殼纖維改性聚乳酸材料的制備方法。

背景技術

塑料在包裝、農業、建筑、汽車等各個領域都有廣泛的應用，隨著我國居民消費不斷升級，進一步推動塑料工業的迅猛發展，需求不斷增長。塑料主要是通過石油原料合成而來，大量塑料產品的使用急劇地消耗了石油資源，石油基塑料不可降解的特性也帶來了嚴重的白色環境污染問題。

生物可降解塑料是指通過自然界微生物(真菌，細菌，藻類)作用而自發降解，轉化對自然環境無毒害的產物，實現潔凈碳循環。常見的可降解塑料以聚乳酸為代表，它是以小麥、稻谷以及玉米等富含淀粉的農作物為原料，經過發酵得到乳酸，然后通過聚合反應合成的高分子材料。聚乳酸不僅具有通用石油基聚合物的實用性能和成型加工性能，而且具有資源可再生、生物降解性、生物相容性等優點，廣泛應用于工業、農業和醫療領域。其優異的生物降解性，堆肥處理后，可實現45天內自降解，降解為對環境無害的水和二氧化碳，市場前景好。但是聚乳酸存在質脆、韌性差等缺點，嚴重限制其應用。

為了提高聚乳酸的韌性和強度，可通過增加各種添加劑如橡膠、增塑劑、有機/無機納米粒子等，但這些添加劑雖然在一定程度上增加了韌性或強度，但限制了聚乳酸的降解性能，且往往來源于非生物基或不可全降解，成本也較高。

發明內容

針對現有技術中存在的不足之處，本發明的目的是提供一種生物基全降解堅果殼纖維改性聚乳酸材料的制備方法，均為全生物基可降解材料，無毒無害，原材料資源豐富、成本低，可以實現大規模生產，力學強度和耐熱性較好，增韌聚乳酸的同時避免橡膠加入帶來的強度降低。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種生物基全降解堅果殼纖維改性聚乳酸材料的制備方法，包括：

S1、將堅果殼破碎處理，進行不同尺寸的纖維篩選；

S2、對篩選的纖維進行堿處理，去除雜質、油脂、木質素和果膠；

S3、將堿處理并干燥好的纖維和環氧化處理的天然橡膠按照1:1共混，制備橡膠/堅果殼纖維混合物母粒；

S4、稱取聚乳酸、環氧化天然橡膠、環氧化天然橡膠/堅果殼纖維混合物母粒、助劑，按照比例通過共混加工設備熔融共混。

優選的，所述步驟S1中將堅果殼用蒸餾水洗凈烘干后，用小型高速粉碎機打碎，過篩選取尺寸分別為100、200、300和500目的纖維。

優選的，步驟S1中的堅果殼包括夏威夷果殼、核桃殼皮層、碧根果殼、杏仁殼、巴旦木殼的植物類含纖維素的果殼。

優選的，步驟S2中堿處理所使用的溶液為質量為3～10％的氫氧化鈉溶液，溶液溫度為70～90℃，攪拌處理6～24小時。

優選的，步驟S2中堿處理后期加入檸檬酸、乙酸等弱酸性溶液中和至中性，然后過濾、烘干，烘干用鼓風干燥箱，溫度設置為60～80℃，時間為4～8小時。

優選的，步驟S3中選取的橡膠為環氧化天然橡膠，屬于生物基可降解橡膠，且橡膠環氧化處理后與聚乳酸和纖維都有相容性。