[发明专利]一种用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒及其制备方法和增强增韧聚乳酸材料

说明书

本发明提供了一种用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒及其制备方法和增强增韧聚乳酸材料，属于功能材料技术领域。本发明将无机矿物粉与表面修饰剂混合，进行表面修饰，得到改性无机矿物粉；所述表面修饰剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的至少一种；将所述改性无机矿物粉与分散剂混合，进行预分散处理，得到预分散的改性无机矿物粉；将所述预分散的改性无机矿物粉与聚乳酸树脂、改性剂、抗氧剂和稳定剂混合后依次进行塑化、混炼、挤出和造粒，得到功能母粒；所述改性剂为乙烯‑醋酸乙烯共聚物、无规聚丙烯、POE‑g‑GMA、聚氧化乙烯、聚丁二酸丁二醇酯、聚硅氧烷、N,N‑乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸锌中的至少一种。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，尤其涉及一种用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒及其制备方法和增强增韧聚乳酸材料。

背景技术

聚乳酸(PLA)与一般的合成高分子材料不同，具有可生物降解性和植物来源性两大特点。这两大特点使得PLA能够在减少环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应方面展开很多颇具意义的应用。虽然PLA是一种良好的可降解高分子材料，但其市场价格比较高，并且结晶度较高、脆性大、质硬、缺乏柔性和弹性，这些缺点限制了其使用范围。

无机粉体改性塑料作为环境友好塑料材料的典型代表，产业化进程不断加快。和普通塑料相比，无机粉体改性塑料具有经济性、功能性和环境协调性等基本特性，其主要优势在于：一是节约能源，无机粉体改性塑料在生产过程中使用了20～40％或者更多的比例的无机粉体替代合成树脂，大大节约了树脂原料的消耗量；二是减少废物排放，采用来源于自然又回归于自然的无机粉体开发的环境友好型塑料，燃烧后排放的有害物质比普通塑料要少得多；三是无机粉体改性塑料可根据应用领域灵活调整配方，实现其功能化。四是可回收再利用，改性材料重新加工后对使用性能没有影响；另外，我国无机粉体资源丰富，使用无机粉体具有经济性和安全性，并可降低生产成本。但是由于纤维的单纤直径一般是10～30μm，喷丝孔的直径一般在0.4～0.5mm，而无机粉体颗粒越细，其比表面积就越大，越容易形成“团聚”，在大比例添加共混于纤维中时，存在纤维的可纺性差等问题，即使解决了可纺性，仍然存在纤维各项强度的力学性能问题，导致其不能用于聚乳酸纤维的增强增韧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒及其制备方法和增强增韧聚乳酸材料，本发明使用无机矿物粉对聚乳酸纤维进行改性，得到的功能母粒可在大幅度地降低聚乳酸纤维市场成本的同时，实现对聚乳酸纤维的增强增韧。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒的制备方法，包括如下步骤：

将无机矿物粉与表面修饰剂混合，进行表面修饰，得到改性无机矿物粉；所述表面修饰剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的至少一种；

将所述改性无机矿物粉与分散剂混合，进行预分散处理，得到预分散的改性无机矿物粉；

将所述预分散的改性无机矿物粉与聚乳酸树脂、改性剂、抗氧剂和稳定剂混合后依次进行塑化、混炼、挤出和造粒，得到用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒；所述改性剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、无规聚丙烯、POE-g-GMA、聚氧化乙烯、聚丁二酸丁二醇酯、聚硅氧烷、N,N-乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸锌中的至少一种。

优选的，所述表面修饰剂的质量为无机矿物粉质量的1～5％，其他制备用于增强增韧聚乳酸纤维的功能母粒的原料的质量份数为：聚乳酸树脂8～55份，无机矿物粉40～80份，分散剂2～10份，改性剂8～20份，抗氧剂0.3～2份，稳定剂0.5～3份。

优选的，所述表面修饰的温度为100～120℃；所述表面修饰的时间以所得改性无机矿物粉的活度达到100％为准。