[发明专利]漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法、应用

说明书

技术领域

 本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高分子聚合物及纤维增强树脂复合材料，尤其是涉及一种漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料；本发明还涉及一种漆籽壳纤维表面处理及漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法；本发明还涉及漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料的应用。

背景技术

目前，生物降解高分子材料在生物医学和环境方面的应用显得越来越重要。其中，聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因聚乳酸具有生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好、良好的机械性能和成型加工性能，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸塑料、纤维或薄膜应用在工农业及日常生活中，可解决“白色污染”问题，满足环保方面的要求。然而，聚乳酸是热塑性结晶型高分子聚合物，结晶度高达40%，价格比较昂贵，成本高，存在质硬、韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形；结晶度较高，降解速度不易控制，不含反应功能基团和亲水基团，不能通过化学反应实现功能扩展等缺陷。聚乳酸的这些特点极大地限制了其用途及使用效果，急需通过改性的方法使其性能得到改善。

天然纤维具有密度低、比性能高、价廉、资源丰富、可降解等优点，可作为增强组分制备复合材料，改善聚乳酸的性能，近年来天然纤维复合材料备受人们关注，成为全球研究的热点。其中，漆籽壳纤维具有来源广泛、价格低廉、可降解等优点，但存在性能不均一、易吸湿以及与聚乳酸相容性差等缺点，在聚乳酸基生态复合材料中的应用受到制约。

采用天然纤维作为增强材料，制备天然纤维增强复合材料的研究国内外的研究做了许多工作，有些已经在工业中有很好的应用。

 CN1760266A公开了一种苎麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将粘均分子量为1000-80000的聚乳酸预聚物和粘均分子量为400-2000的聚己内酯分别溶于有机溶剂中，所述的聚乳酸预聚物和聚己内酯重量比为：1～9∶1；(2)将苎麻纤维浸泡在聚己内酯溶液中，再将两种溶液混合并密封好；(3)在60～100℃的温度条件下原位聚合0.5～4小时制得所述的复合材料。

CN101200579A公开了一种天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。该复合材料由经接枝改性的聚乳酸和天然纤维组成，具体制备步骤为：通过对聚乳酸基体进行的接枝改性，以提高天然纤维与聚乳酸基体的界面结合程度。先将聚乳酸在引发剂的作用下与马来酸酐进行接枝反应，制备接枝改性聚乳酸基体，然后将改性聚乳酸与天然纤维进行复合，得到生物全降解天然纤维增强聚乳酸复合材料。该复合材料较之纯聚乳酸，力学性能和热性能都有所提高，可用于制备条件要求苛刻的工程塑料。本发明的复合材料使用废弃后可在自然环境中完全降解，属于环境友好材料。

现有技术中侧重对聚乳酸的改性，尚未对纤维进行改性来提高纤维增强聚乳酸复合材料的性能，因而对聚乳酸复合材料的性能提升有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，一方面，提供一种漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料，使得改性后的复合材料具有比现有植物纤维增强聚乳酸更为优异的强度、耐热性和承载能力和耐水性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料，包括改性漆籽壳纤维、聚乳酸、助剂经混炼至均匀分散而成，其组分包括：60～90重量份聚乳酸；10～40重量份改性漆籽壳纤维；所述改性漆籽壳纤维是由漆籽壳纤维在5wt%～15wt%的碱液中浸泡0.5h～1.5h后经烘干制得的碱处理改性漆籽壳纤维，所述助剂包括成核剂、抗氧化剂、分散剂中的至少一种，所述成核剂选自滑石粉、SiO₂、TiO₂中的至少一种，加入量为0或0.2～0.5重量份；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧剂168、抗氧剂TPPI中的至少一种，加入量为0或0.2～1重量份；所述分散剂为矿物油或硅油，加入量为0或1～3重量份。

本发明提供的漆籽壳纤维增强聚乳酸复合材料的改进方案之一：所述改性漆籽壳纤维是由所述碱处理改性漆籽壳纤维再经其重量比为1%～5%的硅烷偶联剂处理后而制得的碱－偶联剂处理改性漆籽壳纤维。