[发明专利]改性蛋白土、改性蛋白土复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及聚乳酸复合材料技术领域，是一种改性蛋白土、改性蛋白土复合材料及其制备方法和应用，该改性蛋白土按下述方法得到：将蛋白土进行羧化改性，再将羧化蛋白土接枝聚丙交酯得到改性蛋白土。本发明通过采用本发明所述的改性蛋白土来制备本发明所述的聚乳酸‑改性蛋白土复合材料，使得本发明聚乳酸‑改性蛋白土复合材料较现有纯聚乳酸材料在力学性能和耐热性能均有明显提高，并且本发明聚乳酸‑改性蛋白土复合材料的结晶性能和拉伸性能较现有纯聚乳酸材料有显著提高，从而拓展了聚乳酸复合材料的应用领域，另外，本发明对于蛋白土资源的高附加值开发具有重要的推动意义。

技术领域

本发明涉及聚乳酸复合材料技术领域，是一种改性蛋白土及其制备方法，还包括一种聚乳酸-改性蛋白土复合材料及其制备方法，以及聚乳酸-改性蛋白土复合材料在医用材料或/和食品包装材料或/和农膜材料或/和纤维材料中的应用，主题名称中，以改性蛋白土复合材料代替聚乳酸-改性蛋白土复合材料。

背景技术

塑料这一类来自于有限的化石能源合成的高分子材料已普遍应用于生活与工业的各个方面。然而，大多数塑料是不可生物降解的，并且它们的积累已经产生严重的环境危机。因此，对环境的关注和石油资源的短缺推动了可生物降解材料的生产。聚乳酸（poly(lactic acid)，PLA）是从农作物如玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉等这类可再生资源中经过酶的分解、生物发酵与化学聚合过程而得到的聚合物，聚乳酸中的酯键断裂能使其具有完全的生物降解性和生物相容性，使其在堆肥条件下，完全分解成对环境无害的CO₂和H₂O。但由于聚乳酸固有的化学成分和分子结构，导致其具有相对较低的热稳定性、固有的脆性、低韧性、低结晶性等缺点，限制了其进一步的应用和发展。因此,针对聚乳酸性能上的一些缺陷，迫切需要对绿色塑料聚乳酸树脂进行增韧、提高热稳定性等改性研究。

目前，将无机矿物作为填料加入到塑料中对其进行改性，是如今成本最低、应用最广的塑料改性途径。因无机类成核剂与高分子材料的相容性较差，已经不能满足生产需要。因此,采用表面改性方法提高成核剂与聚乳酸的界面相容性具有重要的意义。选用矿物粉体作为添加剂与塑料共混需要重点解决矿物粉体的团聚问题，为了改善二者的界面结合作用，改善填料和树脂的相容性，最有效的途径就是对无机填料进行表面改性处理。无机填料经表面改性后，其表面性能从极性变为非极性，可使填料颗粒间的斥力增加，从而易于分散，提高填充增强效果。

蛋白土是一种含去离子水非晶质或胶质活性二氧化硅，其化学组成为SiO₂·nH₂O，含去离子水量约2％至13％，主要成分除Si0₂外，还含有少量的A1₂0₃、Fe₂0₃、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Cu²⁺和有机杂质，蛋白土是由亚微米球组装而成的具有面心立方结构的三维有序介质结构，且具有亚微米级和纳米级微孔，是一种优良的载体矿物。

发明内容

本发明提供了一种改性蛋白土、改性蛋白土复合材料及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有无机类成核剂与高分子材料的相容性较差的问题，还能解决纯聚乳酸材料存在的韧性、耐热性能、结晶性能和拉伸性能均低而导致其应用领域受到限制的问题。