[发明专利]一种高性能PLA/矿物质复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及PLA/矿物质复合技术领域，尤其是一种高性能PLA/矿物质复合材料及其制备方法；所述PLA/矿物质复合材料的质量份数组成如下：PLA 60~70份、矿物质20~30份、偶联剂1~3份、相容剂5~10份、成核剂0.3~1份、抗氧剂0.6~1份、流动性改性剂0.8~1.5份。聚乳酸（PLA）具有良好的生物降解性能，是典型的聚酯型可生物降解塑料，而且具有加工方便，耐热性能好的特点。使用矿物质增强PLA刚性，可以获得高强度的PLA复合材料，还可以降低其成本。本技术制备的PLA/矿物质复合材料使用的原料对自然界没污染，具有优良的可持续利用及环境友好特性。

技术领域

本发明属于涉及PLA改性技术领域，具体涉及一种高性能PLA/矿物质复合材料及其制备方法。

背景技术

PLA使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，属于一种环境友好的高分子材料，因其具有无毒，无刺激性特点，用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装、建筑、农业、林业、造纸和医疗卫生等领域，作为一种重要的生物基高分子材料，由于其良好的生物降解性和相容性、优异的物理力学强度和加工性，使聚乳酸无论是在生物医用领域，还是作为通用塑料的替代品在包装材料等领域都有着广泛的应用前景。从长远来看，聚乳酸的广泛应用对于从根本上解决塑料带来的环境污染、节省石油资源、缓解地球温室效应都具有重要而深远的意义，然而，脆性严重、成本较高、耐热性能差(PLA的耐热温度只有60℃左右)等这些自身缺陷极大的限制PLA的广泛应用。

使用矿物质与PLA制备成复合材料，不仅可以降低PLA的使用成本并且可以提高其使用性能，提高PLA的性价比，进一步拓展PLA的应用范围，对于解决可持续发展有着重要的意义，PLA矿物质基复合材料兼具可完全生物降解特性和优异的力学性能，随着原料可持续发展这个主题的延伸,环境意识材料已成为新时期国际高技术新材料研究中的一个新领域,矿物质在增强复合材料领域中扮演着越来越重要的角色，可广泛应用于日用品、汽车、建筑等领域，具有广泛的发展前景。

使用PLA与矿物质共混可以提高PLA的耐热性能及力学性能，有较低的加工温度，可大大降低该树脂的碳排放量，但目前市场上还没有成熟的PLA/矿物质产品，一些学术研究中的PLA/矿物质复合材料针对一部份性能做了改性研究，综合性能难以达到实际应用要求，且其制备方法较为复杂，不便于实际生产。

发明内容

本发明克服现有技术中的不足，提供一种成本低、耐热、力学强度等综合性能良好的PLA/矿物质复合材料，以使其满足实际应用时综合性能的要求。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

其原料组分按重量计，配方如下：PLA60～70份、矿物质20～30份、偶联剂1～3份、相容剂5～10份、成核剂0.3～1份、抗氧剂0.6～1份、流动性改性剂0.8～1.5份。

一种高性能PLA/矿物质复合材料及其制备方法，其方法包括以下步骤：

(1)使用1～3份偶联剂对矿物质进行预处理，将PLA与处理后的矿物质在真空烘箱中80℃烘干2～4个小时。然后称取60～70份PLA，称取20～30份矿物质备用。

(2)将称取的PLA与矿物质加入高混机中高混2～4min，再将称取的5～10份相容剂、成核剂0.3～1份、0.6～1份抗氧剂、0.8～1.5份流动性改性剂加入高混机中高混2～4min。

(3)将步骤(2)所得物料加入双螺杆挤出机主喂料筒中，在温度165～185℃、转速200～260r/min、主喂料频率16～25HZ，挤出过程中从侧喂料加入步骤(1)中的矿物质，制备本发明所述的PLA/矿物质复合材料。

本发明所述的PLA/矿物质复合材料的制备方法，具有以下优点：