一种长天然纤维/聚乳酸基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种长天然纤维/聚乳酸基复合材料，由下述组分按重量份组成：聚乳酸树脂60～100份；天然纤维0～40份；热稳定剂0.01～5份；抗氧剂0～1份；成核剂0～2份；偶联剂0～5份。将基体聚乳酸树脂、天然纤维、成核剂、热稳定剂，抗氧剂在50～100℃下真空干燥5～24h，按配比将各组分通过高速混合机混合均匀，天然纤维在加纤口进入双螺杆挤出机，挤出温度150～210℃，经风冷、切粒、干燥后得到均匀的天然纤维/聚乳酸基复合材料。本发明专利技术材料易得，生产工艺简单，共混物中有聚乳酸及天然纤维，无毒无味，无挥发性，具有可降解性；制造、使用时及使用后均不污染，进而的拓展了聚乳酸在汽车、电子、居家装饰和建筑材料等诸多领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料科学中的高分子复合材料领域，涉及一种利用天然纤维制备出长天然纤维/聚乳酸基复合材料的方法。根据本专利技术所制备的聚乳酸基复合材料，解决了传统天然纤维增强聚乳酸长化低、无机填料不能完全降解的问题。本专利技术所涉及的方法操作简单、制备材料的性能可控性强，适用于实验室及企业产业化生产，本材料是一种长天然纤维/聚乳酸基复合材料。
技术介绍
随着高分子材料的发展，石油基高分子材料在人类生活和工作中得到广泛的应用。但这些材料来源不可再生资源，而且在自然环境中难以降解，造成生态环境恶化和资源紧缺，不符合人类可持续发展的战略，给人类带来危害。近年来，来源于可再生资源的可为生物降解材料引起人们广泛的注意。聚乳酸是唯一以生物资源为原料，通过化学合成方法的可降解的线性脂肪族聚酯，它来源于可再生资源，具有良好的生物相容性、降解性，较高的拉伸强度和压缩模量，因此聚乳酸被认为是石油基塑料的代替品：将其应用于通用塑料领域，对于减小环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应方面具有十分重要的意义。石油资源短缺及环境污染严重促进了非石油基绿色可降解高聚物的发展与应用。聚乳酸是一种集生物降解性、生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好的力学强度、弹性模量和热成型性，降解产物能渗入人体代谢，广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服务行业等领域，被认为是迄今为止最有市场潜力的可降解聚合物。然而，与其他高分子材料相同，冲击强度较低限制了聚乳酸在航空。电子、汽车等领域的应用，为此开发具有较高韧性的绿色环保聚乳酸显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决无机填料增强聚乳酸不能完全降解以及部分天然纤维增强聚乳酸长化低的问题。实现本专利技术目的技术解决方案为：聚乳酸/天然纤维增强改性方法，将聚乳酸树脂、天然纤维、成核剂、热稳定剂，抗氧剂真空干燥并按比列混合，使干燥后的共混物的基体含水率低于50ppm，然后采用熔融挤出的方法将共混物注塑成标准样件，其特征在于基体聚乳酸的熔点在150～200℃之间，天然纤维的用量占共混物基体用量的0～45%，熔融挤出温度180～205℃。一种长天然纤维/聚乳酸基复合材料的组分和重量组分数配比为：聚乳酸60～100份、天然纤维0～40份、热稳定剂0.01～5份；抗氧剂0～1份；成核剂0～2份；偶联剂0～5份。所述的聚乳酸的数均分子量为12～20万所述的天然纤维选取自大麻纤维、亚麻纤维、竹麻纤维、黄麻纤维及剑麻纤维中的一种或几种，天然纤维的添加量为总质量的0～40%。所述的热稳定剂选取自四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯以及（2，4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯的一种或几种。所述的抗氧剂选取自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇、（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯或，β-苯基（3，5-二叔丁基-4-羟基）丙酸正十八碳醇酯的一种或几种。所述的成核剂选取自改性超细滑石粉、取代二苄叉山梨醇类、二(4-叔丁基-苯甲酸)氢氧化铝的一种或几种。所述的偶联剂选取自2-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷或3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的一种或几种。具体实施方式实施例一聚乳酸80份黄麻纤维20份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份首先将聚乳酸树脂、天然纤维、热稳定剂、抗氧剂、成核剂、偶联剂放在真空干燥箱中60℃真空干燥5小时，进而去除水分，将干燥后的共混物放在高速混合机混合5～8分钟，将混合好的物料由料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、风刀冷却干燥、造粒、均化，其中料筒温度设为：前段180℃，中段190℃，后段200℃，螺杆长径比35，机头温度195℃。拉伸强度79Mpa、弯曲强度112Mpa、维卡温度89℃。实施例二聚乳酸80份黄麻纤维20份三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度76Mpa、弯曲强度109Mpa、维卡温度87℃。实施例三聚乳酸75份大麻纤维25份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度73Mpa、弯曲强度105Mpa、维卡温度109℃。实施例四聚乳酸75份大麻纤维25份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份（2，4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度74Mpa、弯曲强度109Mpa、维卡温度114℃。实施例五聚乳酸70份剑麻纤维30份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度69Mpa、弯曲强度99Mpa、维卡温度85℃。实施例六聚乳酸70份剑麻纤维30份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份改性超细滑石粉0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度72Mpa、弯曲强度103Mpa、维卡温度89℃。实施例七聚乳酸85份竹麻纤维15份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-缩水甘油醚氧丙基二甲氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度73Mpa、弯曲强度94Mpa、维卡温度115℃。实施例八聚乳酸85份竹麻纤维15份四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇2份[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇0.5份取代二苄叉山梨醇类0.6份3-氨丙基三乙氧基硅烷1份工艺条件如实施例一拉伸强度72Mpa、弯曲强度95Mpa、维卡温度112℃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备长天然纤维/聚乳酸基复合材料方法，是通过添加天然纤维、成核剂、热稳定剂，抗氧剂与聚乳酸共混，更好的解决了传统天然纤维改性聚乳酸的不能长跳，材料基体不能完全降解等难题。

【技术特征摘要】
1.一种制备长天然纤维/聚乳酸基复合材料方法，是通过添加天然纤维、成核剂、热稳定剂，抗氧剂与聚乳酸共混，更好的解决了传统天然纤维改性聚乳酸的不能长跳，材料基体不能完全降解等难题。2.根据权利要求1所述的长天然纤维/聚乳酸基复合材料，其PLA树脂基体的分子量选取为12×104的聚乳酸树脂，占总体质量的60～100%。3.根据权利要求1长天然纤维/聚乳酸基复合材料，天然纤维选取自大麻纤维、亚麻纤维、竹麻纤维、黄麻纤维及剑麻纤维中的一种或几种。4.根据权利要求1长天然纤维/聚乳酸基复合材料，成核剂选取自改性超细滑石粉，取代二苄叉山梨醇类，二(4-叔丁基-苯甲酸)氢氧化铝的一种或几种。5.根据权利要求1长天然纤维/聚乳酸基复合材料，热稳定剂选取自四[3-(3，5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯以及双（2，4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯的一种或几种。6.根据权利要求1长天然纤维/聚乳酸基复合材料，抗氧剂选取自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸣珏，刘刚，林航，
申请(专利权)人：黑龙江鑫达企业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23