本发明专利技术公开一种用于环保餐具的易清洁的耐高温聚乳酸复合材料，涉及聚乳酸复合材料技术领域。本发明专利技术公开的用于环保餐具的易清洁的耐高温聚乳酸复合材料，由以下质量分数的原料组成：由以下重量份数的原料组成：改性聚乳酸35‑70份、植物纤维30‑65份、松香酸钠0.8‑1.5份、硅酸镁铝0.1‑0.3份、聚乙二醇10‑25份和润滑剂3‑6份，本发明专利技术还公开了用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料的制备方法。本发明专利技术的聚乳酸复合材料易于清洁，可耐高温，其热变形温度超过120℃，且具有优异的机械性能，高韧性，不易脆断，延长了使用寿命，该复合材料的制备方法简单，成本较低，完全生物降解，可广泛应用于食品包装和环保餐具等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料
本专利技术属于聚乳酸复合材料
，尤其涉及一种用于环保餐具的易清洁的耐高温聚乳酸复合材料及其制备方法。
技术介绍
在环境和可持续发展为主题的今天，环境友好型可生物降解高分子材料无疑受到人们的青睐，成为近年来的研究热点，然而聚乳酸被认为是最有前景的传统塑料替代品之一。聚乳酸(PLA)是一种以玉米或薯类淀粉经发酵形成的乳酸为原料经过化学合成制备的生物降解脂肪族聚酯，原料来源充分且可以再生，不仅摆脱了对石油资源的依赖，其生产制造过程的能耗比PP等石油基高分子低，为低环境负荷性的高分子材料。PLA为线性聚酯，其分子链中的酯键对温度和水分都非常敏感，所以PLA在高温及有水分存在的情况下易发生降解，其性能也会受到影响。PLA的熔点为180℃左右，但是当温度达到200℃左右时，就会明显发生降解。与PET、PS、PP和PE几种常用塑料相比，PLA具备较好的力学性能和高透明性，并因其拥有良好的生物相容性和可降解性，使PLA在环保餐具、食品包装、薄膜等领域得到普遍应用，但PLA加工过程中结晶速率慢、热收缩性大，PLA制品的耐热性差、脆性大、熔体强度低，限制了其应用范围。PLA的热变形温度只有55-60℃左右，然而作为环保餐具时，有时食物的温度达到100℃左右，严重限制了PLA作为环保餐具的使用，且使用寿命较短。现有的PLA材料作为高分子环保餐具，可循环使用，但清洗时，需在高温和化工清洁用品的作用下才能洗净，体验感不如陶瓷餐具，限制了在家庭生活中的应用，目前主要作为一次性餐具使用。目前，对聚乳酸进行改性的研究和报道有很多。中国专利技术专利CN106221162B公开了一种耐热耐久性聚乳酸复合材料，通过对贝壳微粉进行表面活化处理，对剑麻纤维进行热塑性改性处理，然后再通过双螺杆挤出机对各组分进行挤出造粒，该复合材料利用天然贝壳微粉与剑麻纤维提高了性能，使热变形温度超过100℃，且具有抗水解、耐老化等性能，但该聚乳酸复合材料的各组分相容性差，致使改材料的成型制品韧性差，脆性大，易断。中国专利技术专利CN107201015B公开了一种抗菌耐热聚乳酸餐具，对无机填料进行原位接枝表面改性，采用一步法进行熔融共混，本专利技术组分间的接枝交联结构可显著增加无机填料与有机体间的界面结合力，使聚乳酸餐具的力学性能得到改善，耐温性提高，并具有抗菌性和抗氧化性，但该聚乳酸复合材料的结晶速率较慢，韧性较差，并没有随耐热性能的提高而较大的改善，致使使用寿命受影响，不利于在餐具领域广泛推广。综上所述，使用目前的一些方法对聚乳酸进行改性，会存在低效和耐久性的问题，并且也未见改善聚乳酸制品易清洁相关方面性能的报道和研究，因此，随着环保餐具的广泛推广，开发一种既易清洁又耐热的聚乳酸复合材料将成为必然的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚乳酸复合材料，该复合材料易于清洁，可耐高温，其热变形温度超过131℃，且具有优异的机械性能，高韧性，不易脆断，延长了使用寿命。该复合材料的制备方法简单，成本较低，完全生物降解，可广泛应用于食品包装和环保餐具等领域。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料，由以下重量份数的原料组成：改性聚乳酸35-70份、植物纤维30-65份、松香酸钠0.8-1.5份、硅酸镁铝0.1-0.3份、聚乙二醇10-25份和润滑剂3-6份。进一步的，所述改性聚乳酸的制备方法包括以下步骤：将聚乳酸加入四氢呋喃溶液中，在50℃下搅拌至溶解，恒温条件下向混合溶液中加入全氟辛基磺酰胺和钛酸酯偶联剂，搅拌2.5-4h，然后升温至70-80℃下，搅拌0.5h，洗涤、离心分离、干燥并破碎，造粒，制得PLA/FC复合物，即所述改性聚乳酸。进一步的，所述全氟辛基磺酰胺的加入量为所述聚乳酸的2.4-3.5wt％，所述钛酸酯偶联剂的加入量为所述聚乳酸的0.5-0.8wt％，所述四氢呋喃溶液适量即可。所述钛酸酯偶联剂为螯合型钛酸酯偶联剂。进一步的，所述植物纤维的含水率低于5％，所述植物纤维的纤度为1-5dtex，所述植物纤维的长度为0.2-0.7mm。进一步的，所述植物纤维来源于植物秸秆、竹子、棉花、藻类、水草中的一种或几种。进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、N,N,-亚乙基双硬脂酰胺、甘油三羟硬脂酸酯、硬脂酸正丁酯中一种或两种。一种如上述所述的一种用于环保餐具的易清洁的耐高温聚乳酸复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：将已称好的植物纤维和聚乙二醇加入到高速混合机中搅拌5-10min，升温，在80-90℃下加入称取好的松香酸钠和改性聚乳酸，然后搅拌1-1.5h，冷却至室温后，依次加入硅酸镁铝和润滑剂，搅拌10-15min后，将搅拌均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出、拉条、造粒，即得述用于环保餐具的易清洁的耐高温聚乳酸复合材料。进一步的，所述高速混合机的搅拌速率为320-450r/min。进一步的，所述双螺杆挤出机的挤出温度为160-195℃，螺杆转速为80-150r/min，螺杆长径比为(36-45)：1。本专利技术取得了以下有益效果：1、本专利技术的改性聚乳酸是聚乳酸和全氟辛基磺酰胺在钛酸酯偶联剂的作用下交联复合制得的，全氟辛基磺酰胺与聚乳酸交联，提高了PLA的结晶速率和结晶度，并改善了其耐热性能；本专利技术使用螯合型钛酸酯偶联剂，具有很好的水解稳定性，提高了改性聚乳酸的耐水性能。2、本专利技术的全氟辛基磺酰胺与聚乳酸界面结合，使改性聚乳酸的韧性较差，本专利技术通过加入松香酸钠改善了改性聚乳酸与植物纤维的界面结合力，提高了两者的相容性，提高了聚乳酸复合材料的韧性，并且由于植物纤维的加入，进一步提高了聚乳酸复合材料的耐热性能。3、本专利技术的聚乙二醇与植物纤维混合，使植物纤维能均匀分散在改性聚乳酸基体中，并增加了植物纤维和改性聚乳酸的相容性，提高了聚乳酸复合材料的韧性。4、本专利技术的全氟辛基磺酰胺与聚乳酸复合，因全氟辛基磺酰胺具有优良的亲水能力，从而大大提高了改性聚乳酸的亲水能力，使油性有机物不易残留在聚乳酸复合材料表面，从而聚乳酸复合材料制备的环保餐具易清洁。5、本专利技术中硅酸镁铝具有优良的润滑性，能改善聚乳酸的加工性能，并且硅酸镁铝还具有优良的亲水能力，与全氟辛基磺酰胺相互作用，大大提高聚乳酸复合材料的亲水能力，使其具备优异的降解有机物的性能，对油性有机物进行氧化降解从而易被水带走，致使聚乳酸复合材料制备的环保餐具易清洁。6、本专利技术的植物纤维的纤维长度控制在0.2-0.7mm之间，能实现植物纤维在改性聚乳酸基体中分散均匀，并能提高聚乳酸复合材料的韧性和耐热性。若植物纤维0.2mm，植物纤维和改性聚乳酸混合就容易形成小团的纤维块，不能均匀与改性聚乳酸结合，影响聚乳酸复合材料的力学性能、韧性和耐热性；若植物纤维长度超过0.7mm，植物纤维和改性聚乳酸混合时形成的空隙较大，也很难均匀，影响聚乳酸复合材料的强度和韧性。7、本专利技术的植物纤维的纤度控制在1-5dtex，该纤度的植物纤维在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：改性聚乳酸35-70份、植物纤维30-65份、松香酸钠0.8-1.5份、硅酸镁铝0.1-0.3份、聚乙二醇10-25份和润滑剂3-6份。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：改性聚乳酸35-70份、植物纤维30-65份、松香酸钠0.8-1.5份、硅酸镁铝0.1-0.3份、聚乙二醇10-25份和润滑剂3-6份。
2.根据权利要求1所述的用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述改性聚乳酸的制备方法包括以下步骤：将聚乳酸加入四氢呋喃溶液中，在50℃下搅拌至溶解，恒温条件下向混合溶液中加入全氟辛基磺酰胺和钛酸酯偶联剂，搅拌2.5-4h，然后升温至70-80℃下，搅拌0.5h，洗涤、离心分离、干燥并破碎，造粒，制得PLA/FC复合物，即所述改性聚乳酸。
3.根据权利要求2所述的用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述全氟辛基磺酰胺的加入量为所述聚乳酸的2.4-3.5wt％，所述钛酸酯偶联剂的加入量为所述聚乳酸的0.5-0.8wt％，所述四氢呋喃溶液适量即可。
4.根据权利要求1所述的用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述植物纤维的含水率低于5％，所述植物纤维的纤度为1-5dtex，所述植物纤维的长度为0.2-0.7mm。
5.根据权利要求3所述的用于环保餐具的易清洁耐高温聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡育强，胡一帆，
申请(专利权)人：湖南钜亿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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