一种含植物纤维的聚乳酸改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体公开了一种含植物纤维的聚乳酸改性材料，同时还公开了一种制备方法。该改性材料的制备原料按重量份数计包括：可生物降解聚酯55～70份、植物纤维30～60份、塑化剂0.5～10份、偶联剂0.5～2份、相容剂0.5～2份，其中植物纤维为农林废弃物。本发明专利技术通过对原料组成的设计，并结合制备工艺的改进，提供了一种可生物降解注塑用含农林废弃植物纤维的聚酯颗粒，在满足聚酯颗粒可降解的同时，解决了高含量农林废弃植物纤维聚酯颗粒在工业化注塑成型生产过程中因原料导致的注塑生产过程中废品率过高的问题，并可降低终端制品的价格。

【技术实现步骤摘要】
一种含植物纤维的聚乳酸改性材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体公开了一种含植物纤维的聚乳酸改性材料，同时还公开了其制备方法。
技术介绍
随着科学与社会的发展，环境和资源问题越来越受到人们的重视。目前以石油为原料的塑料材料的广泛应用造成了非常严重的“白色污染”，成为全球问题。而且石油资源不可再生，大量的不合理使用给人类带来了严重的资源短缺问题。可降解材料的出现，尤其是可降解材料的原材料具有可再生性为解决这一问题提供了有效手段。目前可生物降解聚酯中用量最大的一种生物聚酯是聚乳酸(PLA，又称聚丙交酯)，其使用量约占目前可生物降解聚酯的60％～70％。聚乳酸通过与其它可生物降解聚酯的混合，可得到具有良好可加工性的聚酯材料，同时保有了聚乳酸材料的生物相容性，对人体无毒无刺激，可广泛用于包括与食品接触的日常用品方面。纤维素是自然界中最为丰富的天然高分子材料，每年在光合作用下自然生长的纤维素总量达到千亿吨。其中农林废弃物例如秸秆等就属于纤维素，但是目前这类纤维素并未得到充分利用。如何解决农林废弃物的有效利用问题，利用其可降解、可再生的特点，充分发掘自然资源的潜力，是目前全球技术人员攻关的课题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种含植物纤维的聚乳酸改性材料，同时还提供了其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：一种含植物纤维的聚乳酸改性材料，所述改性材料的制备原料按重量份数计包括：所述植物纤维为农林废弃物。>作为本专利技术一种优选的实施方案，所述改性材料的制备原料中，可生物降解聚酯的重量份数为60～65份，植物纤维的重量份数为35～40份。植物纤维的添加比例高，能更明显的降低聚乳酸改性材料的成本。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述可生物降解聚酯为聚乳酸，所述聚乳酸可以为PLLA和/或PDLA；当聚乳酸为PLLA和PDLA的混合物时，按重量比例为PLLA：PDLA＝(1～99)：(99～1)混合。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述PLLA光学纯度为95％～99.5％，相对分子量为5万～30万，在190℃、2.16kg砝码压力下熔体流动指数为5～20g/10min。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述PDLA光学纯度为95％～99.5％，相对分子量为5万～30万，在190℃、2.16kg砝码压力下熔体流动指数为5～20g/10min。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述的农林废弃物为选自秸秆、秧蔓和竹子中的任意一种或几种。所述秸秆优选为水稻、玉米、小麦、豆类和/或高粱秸秆。所述秧蔓优选为花生和/或苜蓿秧。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述塑化剂为邻苯二甲酸类酯或柠檬酸类酯。作为本专利技术一种更优选的实施方案，所述邻苯二甲酸类酯包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯中的至少一种。所述柠檬酸类酯包括柠檬酸三正丁酯和/或乙酰柠檬酸三丁酯。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂、铝锆复合偶联剂中的任意一种或几种。作为本专利技术一种优选的实施方案，所述相容剂为木塑相容剂。作为本专利技术一种更优选的实施方案，所述植物纤维为竹粉。作为本专利技术一种更优选的实施方案，所述塑化剂为柠檬酸类酯，更优选为乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)。作为本专利技术一种更优选的实施方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂，更优选为KH550。作为本专利技术一种更优选的实施方案，所述相容剂为马来酸酐接枝木塑相容剂，更优选为YS-5031。作为本专利技术一种更优选的实施方案，所述聚乳酸改性材料由以下重量份数的原料制成：进一步优选地，所述聚乳酸改性材料由以下重量份数的原料制成：更优选地，所述聚乳酸改性材料由以下重量份数的原料制成：本专利技术还提供了一种所述的聚乳酸改性材料的制备方法，包括以下步骤：将所述可生物降解聚酯、偶联剂、相容剂混合，得组分A，所述组分A经第一双螺杆机组挤出，得到熔融态的组分A；将所述植物纤维、塑化剂混合，得组分B；将所述熔融态的组分A在第二双螺杆机组中与所述组分B混合，之后经挤出、冷却、切粒，得到聚乳酸改性颗粒材料。作为本专利技术一种优选的实施方案，本专利技术提供的制备方法包括以下步骤：(1)将PLA、KH550、YS-5031按比例混合后，经高速搅拌机搅拌混合1～5分钟，得到组分A，组分A经第一双螺杆机组挤出，得到熔融态的组分A；(2)将竹粉、ATBC按比例混合，经高速搅拌机搅拌混合3～10分钟，得到组分B；(3)将熔融态的组分A在第二双螺杆机组中与所述组分B混合，之后经挤出、冷却、切粒，得到聚乳酸改性颗粒材料。制粒直径以2～5mm为佳。第一双螺杆机组的运行温度设定在170～190℃，螺杆转速50～300rpm。第二双螺杆机组的运行温度设定在140～160℃，螺杆转速50～300rpm。在制备前，需要对原料进行烘干处理。PLA原料烘干温度为60～80℃，烘干时间1～2小时，烘干后PLA含水率在100～1000ppm范围内。所述植物纤维在收集后需脱灰并粉碎，粉碎粒度为50～300目。之后需要烘干处理。一般在干燥箱中烘干，烘干温度75～95℃，烘干时间1～4小时，烘干后植物纤维水分在100～1000ppm范围内。更优选，烘干后原料的水分含量控制在200～500ppm内。若原料为液体，使用前需密封保存在干燥环境中。液体原料的烘干方式优选为真空烘干，真空度为-0.09～-0.1Mpa，烘干温度为70～90℃，烘干时间为30～60分钟。其中，切粒工艺为：经第二双螺杆机组挤出的熔融改性条，经拉条、冷却、切粒、分筛得到聚乳酸改性颗粒。分筛后聚乳酸改性颗粒直径为2～5mm。本专利技术提供的制备方法，将组分A通过第一双螺杆机组挤出后，不需要冷却，而是通过在第一双螺杆机组的挤出口下方增设第二双螺杆机组，且保证第一双螺杆机组挤出的组分A熔融条稳定落入第二双螺杆机组的进料口。之后熔融态的组分A再与组分B在第二双螺杆机组内混合并挤出、冷却、切粒，得到聚乳酸改性颗粒。本专利技术提供的制备工艺，由于省去了组分A冷却、制粒、重熔的步骤，而是将得到的熔融态的组分A直接与组分B混合后制粒，因此可降低能耗30～40％，显著降低了生产成本。由于竹粉较轻，为了避免下料不均匀而导致出现制粒颗粒密度波动大、进而导致后期注塑加工成型产品的质量不合格等问题，优选组分B采用侧喂料系统，即在第二双螺杆机组上增设侧喂料系统，用于组分B定量稳定向第二双螺杆机组中进料，以保证制得的聚乳酸改性颗粒密度均匀一致。本专利技术提供的聚乳酸改性材料可以用于制备家庭、办公、日用类注塑制品。例如水果托盘、淘米筐、垃圾桶等。将农林废弃植物纤维与可生物降解聚酯进行复合制粒，可以兼具植物纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含植物纤维的聚乳酸改性材料，其特征在于，所述改性材料的制备原料按重量份数计包括：/n

【技术特征摘要】
1.一种含植物纤维的聚乳酸改性材料，其特征在于，所述改性材料的制备原料按重量份数计包括：



所述植物纤维为农林废弃物。


2.根据权利要求1所述的聚乳酸改性材料，其特征在于，所述改性材料的制备原料中，可生物降解聚酯的重量份数为60～65份，植物纤维的重量份数为35～40份。


3.根据权利要求1或2所述的聚乳酸改性材料，其特征在于，所述可生物降解聚酯为聚乳酸，所述聚乳酸为PLLA和/或PDLA；聚乳酸为PLLA和PDLA的混合物时，按重量比例为PLLA：PDLA＝(1～99)：(99～1)混合；
优选地，PLLA光学纯度为95％～99.5％，相对分子量为5万～30万，在190℃、2.16kg砝码压力下熔体流动指数为5～20g/10min；和/或，PDLA光学纯度为95％～99.5％，相对分子量为5万～30万，在190℃、2.16kg砝码压力下熔体流动指数为5～20g/10min。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的聚乳酸改性材料，其特征在于，所述农林废弃物为选自秸秆、秧蔓和竹子中的任意一种或几种；所述秸秆优选为水稻、玉米、小麦、豆类和/或高粱秸秆；和/或，所述秧蔓优选为花生和/或苜蓿秧。


5.根据权利要求1所述的聚乳酸改性材料，其特征在于，所述塑化剂为邻苯二甲酸类酯或柠檬酸类酯；所述邻苯二甲酸类酯包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯中的至少一种；所述柠檬酸类酯包括柠檬酸三正丁酯和/或乙酰柠檬酸三丁酯。

【专利技术属性】
技术研发人员：冯杰，王舒，周廷保，金齐，卞士成，
申请(专利权)人：安徽丰原生物新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34