[发明专利]生物可降解复合材料和由其制成的产物制品以及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料及其生产方法。本发明还涉及由这类材料制成的产 物制品，以及其生产方法。

背景技术

塑料废品累积引起的环境污染(也称为“白色污染”)在全球变得日益严 重。特别地，塑料废品占据了垃圾填埋量的大部分。据估计，垃圾填埋中的 塑料废品的降解需要超过100年。由于这一问题，对新材料的需求不断增长， 这类材料可用于生产可回收或至少部分可生物降解的产品。并且，现在的许 多产品都是由塑料制成的，而这些塑料是从石油资源转化而来的。由于石油 资源的供应紧缺，需要能够至少部分替代常规塑料材料的替代材料。

已经有建议使用可降解材料，如淀粉、天然纤维和与常规聚合物混合的 生物可降解聚酯，来生产更容易生物降解的复合材料。虽然，这可以解决部 分问题，但是引入这些可降解材料常常会明显增加生产成本，使得通常在商 业上不可行。此外，这些常规复合材料在生产中的应用受到限制。例如，由 常规复合材料制成的产品主要通过压制、挤出或其它模塑方法来生产，这些 方法通常不能提供具有复杂形状和结构的产品。同时，不能应用连续流水线 的生产方法。此外，为了达到物理耐久性的需求，由这些常规成分制成的产 品通常缺少充足的规格(specification)。

本发明的目的在于克服这些问题中的至少一部分，或至少为公众提供有 用的替代品。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种复合材料，该复合材料含有：10-80 重量％的木素纤维材料，该木素纤维材料由农业残余物衍生得到或从天然来 源获得，20-80重量％的聚合物粘合剂，以及5-20重量％的增容剂 (compatibilizer)。优选地，所述复合材料还可含有加工助剂。在一个实施方 式中，所述复合材料基本不含聚碳酸酯。特别地，优选所述木素纤维材料可 选自包括稻壳、麦杆、甘蔗渣、玉米秆、甜高粱秆、玉米穗轴、苜蓿、棉秆、 花生壳、豆茎，及其组合的组中；所述聚合物粘合剂可选自包括高密度聚乙 烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯 (PVC)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其组合的组中；和/或所 述增容剂可选自包括马来酸酐接枝的聚乙烯(PE-g-MA)，马来酸酐接枝的聚 苯乙烯(PS-g-MA)、马来酸酐接枝的聚丙烯(PP-g-MA)、甲基丙烯酸接枝的聚 丙烯、富马酸接枝的聚丙烯、丙烯酸接枝的聚丙烯、马来酸酐接枝的苯乙烯 -乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段聚合物(SEBS-g-MA)、甲基丙烯酸接枝的苯乙烯- 乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段聚合物、富马酸接枝的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三 嵌段聚合物、丙烯酸接枝的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段聚合物、与苯乙 烯丙烯腈接枝的弹性乙烯-丙烯共聚物(EPR-g-SAN)、苯乙烯-甲基丙烯酸甲 酯嵌段共聚物(PS-b-PMMA，SMMA)、苯乙烯-丙烯腈嵌段共聚物(PS-b-PAN， SAN)及其组合的组。所述木素纤维材料充当填充剂，所述聚合物粘合剂充 当粘结剂，而所述增容剂可改善所述填充剂与聚合物基质之间的结合，从而 改善由所述复合材料制成的产品的机械性能。

优选地，所述复合材料可含有1-3重量％的加工助剂，该加工助剂可包 括分散剂、稳定剂和颜料。所用加工助剂的实际量依赖于所用的木素纤维材 料、聚合物粘合剂和增容剂的量，且所使用的加工助剂的量对本领域所属技 术人员而言是显而易见的。

适当地，所述复合材料可含有0.1-1重量％的分散剂。具体地，所述分 散剂可为分散油(dispersion oil)。

在一个实施方式中，所述复合材料可含有0.01-0.2重量％的稳定剂，用 于改善所述复合材料或由其制成的产品在紫外光下的稳定性。特别地，所述 稳定剂可选自包括受阻胺、二苯甲酮、苯并三唑、氰基丙烯酸酯、苯甲酸酯 类、有机镍、锌化合物及其组合的组。

有利地，所述复合材料可含有0.5-2重量％的颜料，该颜料选自包括可 溶的聚合物着色剂、铝颜料、二氧化钛、有机颜料及其组合的组中。所述有 机颜料可选自包括蒽醌、苯并咪唑酮、重氮颜料、二酮基吡咯并吡咯(DPP)、 二噁嗪、异吲哚啉酮、酞菁、喹吖啶酮及其组合的组中。

优选地，所述复合材料可含有1-10重量％的无机填充剂，该无机填充剂 选自包括玻璃纤维、氧化铝、氧化锌、二氧化硅、碳酸钙、蒙脱石及其组合 的组中。