[发明专利]一种高密度竹粉改性聚乳酸生物降解塑料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高密度竹粉改性聚乳酸生物降解塑料及其制备方法。本发明提供的高密度竹粉改性聚乳酸生物降解塑料，按质量份数计，包括如下组分：聚乳酸35～60份、改性竹粉25～40份、淀粉10～15份、硅酸盐1.5～2.5份、甘油3～5份、偶联剂0.5～2份。本发明技术方案通过对竹粉纤维素进行接枝改性处理，N，N‑二甲基酰胺/氯化铝混合体系为竹粉纤维素与己内酯发生接枝共聚反应的引发剂，通过采用接枝共聚法将亲水和亲油、互不相容的两链段键接在一起，改性的竹粉在偶联剂的作用下易与聚乳酸交联形成共合物，不仅提高了竹塑复合材料的机械性能，且随着竹粉添加量的提高，聚乳酸的用量进一步降低，有利于节约成本。

技术领域

本发明涉及食品包装技术领域，特别涉及一种高密度竹粉改性聚乳酸生物降解塑料及其制备方法。

背景技术

随着公众环保意识的提高和对环境关注度的加大以及石油资源的日趋紧缺，近年来可生物降解塑料的研究与开发引起了广泛的关注和重视。其中，聚乳酸(PLA)是可再生资源基聚合物，是一种可完全生物降解的脂肪族聚酯，是目前商业化最为成功的可生物降解聚合物之一。聚乳酸强度高，但是其性脆，耐热性差，一定程度上限制了应用。为了改善聚乳酸的力学性能，采用竹纤维与塑料有机结合制备竹塑复合材料，兼有塑料和竹材的特点，材料防潮、防腐、耐虫蛀、不开裂、不翘曲、无毒无味，并且具有良好的二次加工性，具有非常广阔的应用前景，但是纤维与聚乳酸的界面相容性比较差，竹粉添加量过高会导致复合材料的机械性能降低，限制了竹塑复合材料的进一步应用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高密度竹粉改性聚乳酸生物降解塑料及其制备方法，旨在解决纤维与聚乳酸的界面相容性比较差，竹粉添加量过高导致复合材料的机械性能降低的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种高密度竹粉改性聚乳酸生物降解塑料，按质量份数计，包括如下组分：

聚乳酸35～60份、改性竹粉25～40份、淀粉10～15份、硅酸盐1.5～2.5份、甘油3～5份、偶联剂0.5～2份。

优选的，包括如下组分：

聚乳酸45～55份、改性竹粉30～40份、淀粉12～15份、硅酸盐1.5～2.5份、甘油3～5份、偶联剂0.5～2份。

优选的，所述改性竹粉的制备方法包括以下步骤：

(1)将氯化铝与N，N-二甲基酰胺按照1:15～20的质量比配置成N，N-二甲基酰胺/氯化铝混合溶液；

(2)将竹粉置于丙酮溶液中浸泡15～24h，过滤后冷冻干燥；

(3)将步骤(2)中冷冻干燥后的竹粉置于二甲基乙酰胺溶液中浸泡3～8h，过滤后冷冻干燥；

二甲基乙酰胺

(4)将步骤(3)中冷冻干燥后的竹粉与步骤(1)所得N，N-二甲基酰胺/氯化铝混合溶液按照1:3～6的质量比混合均匀，混合体系在氮气气氛下升温至150℃；

(5)在步骤(4)的混合体系中加入己内酯，继续搅拌反应12h，反应完成后离心分离，洗涤烘干得所述改性竹粉。

优选的，按质量分数计，步骤(5)中已内酯的添加量占所述混合体系的 10-15％。

优选的，步骤(5)中洗涤溶剂为二甲基亚砜，洗涤次数为2～4次。

优选的，所述淀粉为改性玉米淀粉、改性小麦淀粉中的至少一种。

优选的，所述硅酸盐为层状硅酸盐，包括：硅酸铝、硅酸钙、硅酸镁、硅酸钠、硅酸钾中的任意一种或多种。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种。