[发明专利]生物基全降解聚乳酸/植物纤维复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸复合材料领域，具体涉及一种生物基全降解聚乳酸/植物纤维复合材料及其制备方法和在制备汽车部件中的应用。

背景技术

为了解决“能源短缺”和“环境污染”给全球经济及人们生存环境带来的挑战，并促进汽车产品进步、保护环境、推进能源节约和可持续发展，汽车节能减排越来越受到人们的关注。但是现今汽车用塑料主要为PP、PE、ABS和TPU等石油基塑料，虽然其大规模应用对汽车轻量化和节能减排有重要意义，但同时大大的加剧了“能源短缺”和“环境污染”。近年来，绿色生物基材料聚乳酸由于其优异的力学机械性能备受企业界和学术界的关注。聚乳酸材料完全符合绿色低碳环保经济的发展需求，对促进汽车绿色出行具有重要意义。因此，聚乳酸在汽车领域的应用具有广阔的应用和经济空间。

中国专利CN103509317A和中国专利200710198736.4利用偶联剂改善天然纤维/聚乳酸复合材料的相容性，但是，其韧性和抗冲击性能并不能满足实际使用要求，有待进一步提高。中国专利CN101200578B公开了一种全降解天然纤维/蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备方法，该发明先利用熔融共混将聚乳酸、改性蒙脱土及助剂制成母粒，然后再与天然纤维及聚乳酸熔融挤出，该复合材料具有较好的力学性能，但是其生产工艺复杂，对设备要求较高，生产成本较高，不适合工业化大规模生产。另外，上述聚乳酸基复合材料极易吸水，导致聚乳酸基体水解，以致复合材料物理机械性能严重降低。中国专利CN102993627A公开了一种汽车部件用聚乳酸组合物，利用聚酮和改性橡胶改善聚乳酸冲击强度和耐热性。虽然改善了聚乳酸抗冲击性能，但是这大大的牺牲了聚乳酸的可降解性能和可再生性，不符合绿色低碳环保经济的发展需求。

公开号为CN 101235192A(申请号为200710019693.9)的中国发明专利申请公开了一种聚乳酸和植物纤维复合材料，主要由以下重量份的原料组成：聚乳酸35～98.9、植物纤维1～50、成核剂0.1～5以及成核助剂0.1～10，所述的植物纤维选自大麻纤维、棉纤维、竹纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、亚麻布纤维、黄麻纤维、剑麻纤维或焦麻纤维中的一种或几种。所述的成核剂为无机矿物成核剂、有机成核剂或无机矿物成核剂和有机成核剂的混合。所述的无机矿物成核剂选自滑石粉、白炭黑、碳酸钙、蒙脱土或高岭土中的一种或几种，有机成核剂选自沙林树脂、乙撑双油酸酰胺、乙撑双月桂酰胺或乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。该技术方案通过成核剂来改变聚乳酸和植物纤维相容的内部结构，一定程度上能够提高力学性能，但是其耐水解性较差。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种全生物基、全生物降解、成本低、生产工艺简单的高强高抗冲植物纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法和在制备汽车部件中的应用。

一种生物基全降解聚乳酸/植物纤维复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

所述的聚乳酸为市售通用牌号，包括Natureworks 4032D和3251D等，海正生物REVODE110和REVODE210等。

所述的植物纤维为竹纤维、洋麻纤维、剑麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维中的一种或两种以上。植物纤维能够起到增强本发明生物基全降解聚乳酸/植物纤维复合材料的力学性能。

所述的生物基环氧类化合物为环氧大豆油、衣康酸环氧、腰果酚环氧、酒石酸环氧中的一种或两种以上。兼具增韧剂、相容剂、润滑剂和疏水剂作用的生物基环氧化合物，简单高效的解决了聚乳酸/植物纤维复合材料相容性差及加工性能差的难题。另外，生物基环氧类化合物本身具有疏水性，在熔融挤出过程中，可以反应性对植物纤维进行疏水化处理，并分布在聚乳酸和植物纤维相界面处，可以有效的阻止水份的进入，从而避免聚乳酸的水解作用导致机械性能的恶化。因此，生物基环氧化合物改性的聚乳酸/植物纤维复合材料具有高强高韧的优异力学性能和优异的疏水性能。

所述的无机纳米粒子为纳米蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米碳酸钙中一种或两种以上。