[发明专利]一种纤维增强全降解耐热环保材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种纤维增强全降解耐热环保材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，随着石油资源的日趋紧张，环境污染又成为人类生存最主要的几大问题之一，可降解非石油基高分子材料越来越得到人们的重视。聚乳酸作为一种来源于可再生植物资源的人工合成高分子材料，拥有可完全生物降解性，良好的加工成型能力及优良的力学性能，作为可降解塑料，已经受到广泛的关注与重视。聚乳酸高分子材料作为可再生的环境友好材料，有望替代源自石油资源的一系列高分子材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物等材料广泛应用于工程塑料与日常生活用品、包装材料、医用材料等相关领域。

但是，聚乳酸的价格偏高，并且作为一种热塑性高分子材料，由于其具有相对较高的玻璃化转化温度，较高的结晶度及较长的结晶时间，低温或常温下脆性大，高温下热稳定性不强，存在热变形温度低、容易水解、机械强度不足、热加工窗口窄等缺陷，难以直接利用。因而，对聚乳酸进行各种改性以提高其综合性能，成为突破该材料大规模推广应用瓶颈的途径。近年来，对聚乳酸进行改性的相关研究十分活跃，取得了很多成果，已经有效拓展了聚乳酸的应用领域。

目前，有大量的研究及专利对聚乳酸高分子材料改进进行公开报道，但仍存在聚乳酸用量大成本高、耐热性能差、回收利用困难等缺陷。如中国发明专利ZL 200610010449.1中公开了一种复合无机材料补强耐高温生物降解母粒的制备方法，其采用的生物降解树脂含量较大，按重量百分比计达30％～60％，导致成本较高，并且工艺加工上较困难，经济效益低；中国发明专利ZL 200410061416.0中公开了一种淀粉类可生物降解塑料母料及其制备方法，其胶粘树脂重量份达30～300份，含量较高，成本加大，而且采用了胶粘树脂接枝反应引发剂过氧化二异丙苯和过氧化氢异丙苯，使材料回收利用困难；中国发明专利ZL 03135999.X中公开了一种生物可降解聚合物，其以天然淀粉和聚乳酸为原料，适用于农用塑料膜和食品包装材料，但由于大部分生物降解树脂的玻璃化温度很低(50～70℃)，使得制成品的应用领域受到限制。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种纤维增强全降解耐热环保材料；

本发明的另一目的在于提供上述纤维增强全降解耐热环保材料的制备方法；

本发明的再一目的在于提供上述纤维增强全降解耐热环保材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种纤维增强全降解耐热环保材料，所述纤维增强全降解耐热环保材料由改性聚乳酸、改性接枝淀粉和补强填料混合制备而成；所述改性聚乳酸由聚乳酸、扩链剂、耐热成核剂及抗氧剂混合制备而成，所述改性接枝淀粉由植物淀粉、增韧增塑剂、淀粉接枝改性剂、热稳定剂、分散剂和助降解剂混合搅拌制备而成，所述补强填料由植物短纤维、无机材料、润滑增塑剂和表面处理剂搅拌混合制备而成；所述各组分的重量百分比如下：聚乳酸：10％～15％，扩链剂：0.2％～3％，耐热成核剂：1％～5％，抗氧剂：0.5％～3％，植物淀粉：15％～40％，增韧增塑剂：5％～20％，淀粉接枝改性剂：0.5％～2％，热稳定剂：1％～3％，分散剂：1％～3％，助降解剂：0.5％～2％，植物短纤维：10％～20％，无机材料：10～30％，润滑增塑剂：0.5％～5％，表面处理剂：0.5％～2％。

所述聚乳酸(PLA)优选为PLA 4032D、PLA 2003D或PLA 2500HP；

所述PLA 4032D、PLA 2003D及PLA 2500HP为美国NatureWorks公司的聚乳酸系列产品；

所述扩链剂优选为ADR-4370s、ADR-4368C/CS、ADR-4380-3、聚合型环氧官能化扩链剂TMP-6000或BioAdimide 500XT中的一种或一种以上；所述ADR-4370s、ADR-4368C/CS以及ADR-4380-3为德国巴斯夫公司的扩链剂产品；所述BioAdimide 500XT为德国莱茵化学公司的扩链剂产品；

所述耐热成核剂优选为滑石粉、LAK-301、TMC-328、TMC-300、TMC-306、Thermal 300、Sanulater HK3045或CHC-300中的一种或一种以上；