CN101735581A - 一种全生物质基复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种全生物质基复合材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全生物质基复合材料及其制备方法和用途，属于塑料改性领域，复合材料范畴，它是一种性能优异、环境友好、附加值高、应用范围广、市场前景广阔的新材料。本发明采用预处理后的天然植物纤维(A料)与羧化聚醚界面改性剂(B料)以及聚乳酸制备复合材料。具体组分占复合材料重量份：预处理的天然植物纤维(A料)在复合材料中的用量为15～75份，羧化聚醚界面改性剂(B料)占2～10份，聚乳酸18～70份，辅助加工助剂占5份。具体工艺：1.用滑石粉和硬脂酸混合物(H料)包覆天然植物纤维制备(A料)；2.在过氧化物引发下马来酸酐与聚乙二醇反应合成具有优良偶联功能的羧化聚醚界面改性剂(B料)；3.按比例混配A料，B料，聚乳酸和辅助加工助剂(润滑剂和增塑剂)；4.利用同向旋转平行双螺杆挤出机挤出造粒；5.通过注塑、挤出成型或模塑加工成各类制品。广泛应用于玩具、家具、各类包装容器(包括食品包装容器)、电器(气)及电子设备(如电脑手机等)的外壳、运输工具(汽车、飞机、轮船、火车等)内饰及相应结构件、高速公路及铁路沿线护栏等。

Description

一种全生物质基复合材料及其制备方法和用途
技术领域
属于塑料改性领域复合材料范畴，它是一种性能优异、环境友好、附加值高、应用范围广、市场前景广阔的新材料。
背景技术
生物质材料(Biomass Material)是以木本植物、禾本植物和藤本植物等天然植物类可再生生物质资源及其内含物与加工剩余物和废弃物为原材料，通过物理、化学、机械和生物学等高技术手段，加工制造性能优异，环境友好，品种多样，附加值高，用途广泛，具有现代高新技术特点的一类新材料。生物质材料(Biomass Material)广度和深度利用是发展替代石油、煤炭、矿产等不可再生资源的新途径，发展潜力大，前景广阔。加快生物质资源的培育、研究和利用，充分利用生物质资源、发展生物质材料产业、加工制造生物质材料，将成为保障国家森林安全的一项重要措施。对构建“资源节约型和环境友好型社会”，实现我国经济与社会可持续发展，具有重要的现实意义。美国学者将生物质能源、生物质材料和生物基产品等三类生物质产品誉为生物经济三大支柱。美国计划到2030年，使其生物质材料占到材料消耗的25％。但我国生物质材料(Biomass Material)产业发展缓慢，整体水平还处在初级阶段，主要表现在科研机构与生产企业严重脱节；企业数量少、规模小、生产效率低，总体生产能力不够；产品种类单一、品质不高、应用领域还没有拓展开，大部分属于低端产品，产品附加值低。亟待尽快扭转这一被动局面！为此《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《国家“十一五”科学技术发展规划》均将生物质工程列入其中，国家发改委发布的《生物产业发展″十一五″规划》中，也为我国生物质产业发展制定宏伟蓝图，并从政策、税收、经费等各方面为生物质材料(Biomass Material)产业化提供支持。
生物质基复合材料(Biobased Composite)分为两大类：全生物质基复合材料(All-Biobased Composite)和部分生物质基复合材料(Part-BiobasedComposite)。生物质基复合材料(Biobased Composite)与生物降解材料(Biodegradable Material)不同，前者的设计出发点是基于保护人类赖以生存的生态环境，促进可再生资源的可持续发展；而后者的设计出发点是基于对固体废弃物的处理，解决环境的污染问题。目前研究最多且受到普遍关注的是部分生物质基复合材料(Part-Biobased Composite)，即塑木复合材料(Wood-Plastic Composites)。美国ASTM D7031和D7032将塑木复合材料(Wood-Plastic Composites)定义为“主要由木基或纤维素基材料和塑料制成的复合材料。”而在前不久被采纳为欧洲试行标准CEN/TS 15534-1：2007的英国标准中则定义为“是一种或多种纤维素材料和一种或多种热塑性塑料经由塑料加工工艺复合加工或进一步加工而成的材料或产品。”而全生物质基复合材料(All-Biobased Composite)应该是“一种或多种生物质材料(BiomassMaterial)经改性后由塑料加工工艺加工或复合以及进一步加工而成的材料或制品。”这类材料包括了由生物质材料(Biomass Material)淀粉、纤维素、植物纤维、木质素、甲壳素等天然聚合物经改性后制成的材料，以及上述天然聚合物与聚乳酸[Poly(lactic acid)PLA)]或其他来源于生物质材料(BiomassMaterial)的脂肪族聚酯如聚羟基烷酸酯(PHAs)等复合加工制成的材料和制品。利用来自于谷物或其它有机物的发酵糖生产乳酸，然后乳酸通过缩合反应得到一种线形脂肪族聚酯--聚乳酸[Poly(lactic acid)PLA)]；聚羟基烷酸酯(PHAs)，在这一类聚酯系列中最重要的是聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基戊酸酯(PHV)。商业化的脂肪族聚酯(PHA)一般都是聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基戊酸酯(PHV)或者聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基己酸酯(PHH)的共聚物(PHBN和PHB/H)。聚羟基烷酸酯PHAs是由植物糖(如葡萄糖)经过细菌发酵而制得。聚合物在细菌细胞内逐步积累而形成，收获这些细胞即可得到聚合物产品。他们是典型的生物质材料(Biomass Material)。目前国内外研究、开发和生产天然聚合物与脂肪族聚酯的共混加工而制备的材料和制品其出发点是“生物降解”。其配方和加工工艺均围绕“生物降解”展开研究、开发和生产。如02104174.1《一种可生物降解的脂肪族聚酯复合材料》，将脂肪族聚酯配合适当的成核剂和热稳定剂在高速混合机中进行预混合，再用双螺杆挤出机或单螺杆挤出机进行挤出造粒。明显提高了脂肪族聚酯的结晶速度，改善了脂肪族聚酯的热稳定性。03127138.3《完全生物降解的脂肪族聚酯复合材料及其制备方法》，在完全生物降解的脂肪族聚酯中加入廉价的无机填料CaCO3进行高填充，采用挤出、模塑、注射、纺丝的加工工艺，制备多种完全生物降解的脂肪族聚酯复合材料。200710071358.3《一种可完全生物降解的聚乳酸复合材料及其制备方法》，聚乳酸和热塑性淀粉配以增塑剂、无机填料、抗氧剂、润滑剂等混合后.挤出造粒，再热压成型制备可完全生物降解的聚乳酸复合材料。该复合材料具有可完全生物降解功能，而且具有优异的力学性能和耐老化性能。200710171659.3《一种全降解天然纤维/蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备方法》，先将聚乳酸、有机改性蒙脱土，抗氧剂和增容剂按照一定的比例熔融共混得到母料，然后再将母料、聚乳酸和天然纤维按一定比例共混挤出，物料挤出后经冷却、切粒、干燥得到聚乳酸/蒙脱土/天然纤维复合材料。该复合材料使用废弃后可在自然环境中完全降解，属于环境友好材料。200710171660.6《一种天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法》，聚乳酸在引发剂的作用下与马来酸酐进行接枝反应，制备接枝改性聚乳酸基体，然后将改性聚乳酸与天然纤维进行复合，得到生物全降解天然纤维增强聚乳酸复合材料。该复合材料使用废弃后可在自然环境中完全降解，属于环境友好材料。200710044506.2《一种全降解天然纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法》，先取一定长径比的天然纤维，浸渍在偶联剂水溶液中一段时间后取出，经干燥，得到表面处理过的天然纤维。然后将聚乳酸在两辊开炼机中在一定温度下进行塑炼后，加入表面处理过的天然纤维，进行混炼。混炼产物放入模具中，在平板硫化机中模压成型得到天然纤维/聚乳酸复合材料。该复合材料使用废弃后可在自然环境中完全降解，属于环境友好材料。200510110181.4《一种萱麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法》：先将聚乳酸预聚物和聚己内酯低聚物分别溶于有机溶剂中，然后将苎麻纤维浸泡在聚己内酯溶液中，再将两种溶液混合并密封好；在一定温度条件下原位聚合制得苎麻纤维/聚乳酸复合材料。
以上专利公开的研究目的以及复合材料的组分构成和加工工艺中有以下问题值得商榷：1.资源是宝贵的，出于保护人类赖以生存的生态环境，构建“资源节约型和环境友好型社会”，促进经济和社会可持续发展，倡导绿色消费(GreenConsume)。绿色消费(Green Consume)主张“3R1D”原则，已得到了世界性的广泛认同。所谓“3R1D”原则指：减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、可循环(Recycle)和不易回收的废弃物易于生物降解(Degradable)。人类开展的一切活动也必须遵循这个原则：生物质原料(天然植物加工的剩余物、废弃物、副产物等)→复合材料←→各类耐用制品→回收能量→剩余灰渣可回归大自然。形成这样一个产业链是最科学和最明智的选择；2.复合材料组分构成应尽量简单，尽量不使用那些有刺激性气味又不易回收的溶剂以及少用含有重金属成分的助剂；3.加工工艺要求低能耗、高效率、工艺流程短、操作方便、易于控制；4.应用性研究、开发必须充分考虑其成果或你的发明专利实现产业化时的“成本效率”和“性价比”，使制品具有综合竞争力。
发明内容
天然植物纤维含有大量亲水性基团——羟基，具有很强的极性，脂肪族聚酯极性相当弱，不亲水，故植物纤维和脂肪族聚酯之间的相容性很差，界面粘结强度低，影响了植物纤维/脂肪族聚酯复合材料的机械性能；由于天然植物纤维羟基间还可形成氢键，使植物纤维之间有很强的相互作用，使得其在脂肪族聚酯基体中的分散极差，要达到均匀分散较为困难；成型加工时植物填料易降解着色，同时脂肪族聚酯也会发生热降解，不适当的配混和加工工艺将会导致植物纤维/脂肪族聚酯复合材料的机械性能下降。所以生产植物纤维/脂肪族聚酯复合材料及其制品的技术关键是在保证植物纤维高“填充”量的前提下，确保复合体系的加工流动性，植物纤维和脂肪族聚酯之间的良好相容性，以达到理想的力学性能，最终用较低的生产成本生产出具有较高性价比的复合材料和制品。
对天然植物纤维的处理主要分化学和物理两大类方法：
化学方法：接枝法是一种有效的化学改性方法，如可以用马来酸酐、异氰酸盐等接枝植物纤维；界面偶合法就是用偶联剂与天然植物纤维形成共价键来改变界面粘合性，以改善天然植物纤维与脂肪族聚酯的相容性；乙酰化处理法，天然植物纤维表面的羟基经乙酸酐或烯酮处理后，其极性羟基基团被非极性的乙酰基取代而生成酯，这就是工业常用的乙酰化处理法；低温等离子处理法，低温等离子处理主要引起化学修饰、聚合、自由基产生以及植物纤维的结晶度等物理变化。
物理方法：物理加工法，通过拉伸、压延和热处理等方法对天然植物纤维进行预处理，这种方法不改变其表面的化学组成，但是可改变纤维的结构与表面性能；碱处理法，氢氧化钠水溶液能溶解天然植物纤维中部分果胶、木质素和半纤维素等物质，不改变主体纤维素的化学结构，而使微纤旋转角减小，分子取向提高，从而提高微纤的断裂强度等；酸处理法，用低浓度的酸液处理天然植物纤维，主要除去影响材料性能的果胶等杂质；有机溶剂处理法，主要用来洗脱天然植物纤维中的蜡质，从而提高木质部分和聚合物基体间的粘结性；原纤的表面放电处理，主要采用溅射放电、电晕放电等，可使植物纤维表面变得粗糙以增强界面间的粘结性能。
通过在脂肪族聚酯基体上引入极性基团改变其极性，常用的方法是在自由基存在的条件下用马来酸酐接枝处理脂肪族聚酯。将极性基团引入到脂肪族聚酯基体上，形成共聚物和酯化反应产物。使得天然植物纤维与脂肪族聚酯两者间的相容性增强，从而提高了复合材料的整体性能。目前在加工生产天然植物纤维/脂肪族聚酯复合材料及制品时，改善天然植物纤维与脂肪族聚酯两者间相容性采用最多的一条途径就是添加界面改性剂，本发明公开了一种“在过氧化物引发下合成具有优良偶联功能的羧化聚醚界面改性剂”的方法。引入羧化聚醚界面改性剂能使天然植物纤维与脂肪族聚酯(本发明以聚乳酸[Poly(lacticacid)PLA)]作为基体树脂)表面之间产生较强的界面粘结，同时能降低植物纤维的吸水性，提高植物纤维与脂肪族聚酯的相容性及分散性，所以能明显提高复合材料的力学性能。加工生产天然植物纤维/脂肪族聚酯复合材料及制品时还需要加入润滑剂来降低熔体与加工机械之间以及熔体内部的摩擦与粘附，改善流动性，促进加工成型，提高制品的表面质量；聚乳酸[Poly(lactic acid)PLA)]本身为线型聚合物，又含有大量的酯键，这都使得聚乳酸[Poly(lacticacid)PLA)]材料脆性高，这就要求在加工生产天然植物纤维/聚乳酸复合材料过程中适当添加增塑剂。
本发明公开了《一种全生物质基复合材料及其制备方法和用途》全生物质基复合材料由以下组分构成：(以各组分占复合材料重量份计)
预处理后的天然植物纤维(A料)        15～75份
羧化聚醚界面改性剂(B料)            2～10份
聚乳酸                             18～70份
辅助加工助剂                       5份
天然植物纤维选自：木本植物，禾本植物和藤本植物及其加工剩余物、弃物或加工副产物。优选各类麻纤维和竹纤维，特别优选剑麻、黄麻、萱麻、亚麻和竹纤维外蔑层积材中一种或多种混合物，其纤维长径比应大于5为宜。
所述复合材料中所用的聚乳酸[Poly(lactic acid)PLA)]分子量为10～25万道尔顿，L-聚乳酸、D-聚乳酸D、L-聚乳酸以及它们的混合组分均可使用。
所述复合材料中所述(A料)用如下方法制备：用滑石粉1～10μm和硬脂酸的混和物(H料)包覆天然植物纤维，滑石粉/硬脂酸混合物的重量份比例为1/0.5～1。天然植物纤维与(H料)的重量份比例100/1～15，优选100/3～12，也特别优选100/4～9。这样处理的天然植物纤维不易结团，喂料很容易、不易架桥，加工流动性很好。
在过氧化物引发下合成了具有优良偶联功能的羧化聚醚界面改性剂(B料)，在植物纤维与聚乳酸[Poly(lactic acid)PLA)]复合体系中引入羧化聚醚界面改性剂(B料)后，由于羧化聚醚中的马来酸酐(Maleicanhydride MAH)反应活性强，可与植物纤维中的羟基发生酯化反应；与聚乳酸(PLA)的端羟基(-OH)也可发生酯化反应；此外，羧化聚醚的端羟基(-OH)、醚键(-O-)、反应产生的羧基(-COOH)还可以通过在两相界面上与植物纤维上的羟基(-OH)、聚乳酸(PLA)的端羟基(-OH)和酯键(-COO-)形成氢键结合，所以在植物纤维与聚乳酸(PLA)复合加工过程中，在两相界面内，羧化聚醚界面改性剂(B料)会同时与植物纤维和聚乳酸(PLA)发生化学键和氢键的结合，起着偶联作用，从而提高两相界面的结合强度，达到复合材料增强的目的。引入羧化聚醚界面改性剂(B料)后还赋予复合体系良好的加工性能，加工成本低。使产品具有质轻、价廉、材料的收缩与扭曲相对较小、尺寸稳定性高等优点。
在过氧化物引发下聚乙二醇(Polyethylene glycol PEG)与马来酸酐(Maleicanhydride MAH)首先发生反应生成羧化聚醚界面改性剂(B料)，其在复合体系中所占重量份2～10份。
聚乙二醇(Polyethylene glycol PEG)数均分子量400～20,000道尔顿，优选数均分子量400～6,000道尔顿。
有机过氧化物选自：过氧化二异丙苯(Dicumyl peroxide DCP)，过氧化苯甲酰(Dibenziyl peroxide BPO)其中之一种。
聚乙二醇/马来酸酐/有机过氧化物重量份比例：100/2～10/0.03～0.1。
辅助加工助剂为润滑剂、增塑剂。润滑剂选自：硬脂酸、硬脂酰胺、油酰胺、单硬脂酸甘油酯、乙撑双硬脂酰胺中一种或多种混合组分，优选单硬脂酸甘油酯(GMS)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)；增塑剂选自：聚乳酸预聚物OLA(数均分子量3,000～50,000道尔顿)、聚乙二醇(数均分子量400～6,000道尔顿)、柠檬酸三丁酯、乙酰化柠檬酸三丁酯、乙酰化柠檬酸三乙酯中一种或多种混合组分，优选聚乳酸预聚物OLA(数均分子量3,000～50,000道尔顿)、聚乙二醇(数均分子量400～6,000道尔顿)。可使得聚乳酸的玻璃化转变温度显著降低，降低幅度可达12℃到18℃。辅助加工助剂在复合体系中占重量份5份。
根据制品的使用环境要求在配方上可以进行适当调整，比如添加抗氧剂、紫外线吸收剂、热稳定剂、成核剂等；全生物质基复合材料的基体树脂也可以选用其他脂肪族聚酯，比如聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基戊酸酯(PHV)以及聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基戊酸酯(PHV)或者聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基己酸酯(PHH)的共聚物(PHBN和PHB/H)等。
全生物质基复合材料的制备方法：
(1).用滑石粉和硬脂酸(H料)包覆天然植物纤维(A料)；
(2).利用同向平行双螺杆挤出机反应挤出合成羧化聚醚界面改性剂(B料)；
(3).按上述权利要求1所述预处理后的天然植物纤维(A料)，合成的羧化聚醚界面改性剂(B料)，聚乳酸，辅助加工助剂各组分重量份混合，在物料处理机中加温(90℃～120℃)搅拌(600～1200rpm)混合均匀。
(4).将步骤(3)物料加入同向平行双螺杆挤出机主料口，同向平行双螺杆挤出机螺杆长径比(L/D)为44～52，其螺纹套装有“密炼转子”和“混炼转子”各一组，挤出机前段约2/3为真空脱水、脱挥装置；挤出机料筒和机头温度控制在90～220℃，机头压力控制在6～8Mpa，制得全生物质基复合材料粒料。
(5)将步骤(4)制得全生物质基复合材料粒料，通过注塑、挤出成型或模塑进一步加工制备各类制品。广泛应用于玩具、家具、各类包装容器(包括食品包装容器)、电器(气)及电子设备的外壳、运输工具内饰及相应结构件、高速公路及铁路沿线护栏等。
本发明具有以下特点：
本发明公开的《一种全生物质基复合材料及其制备方法和用途》中
1.全生物质基复合材料组分构成简单，不含溶剂和重金属盐，产品无毒、无害、无异味，适合加工生产与食品和人体接触的产品(如玩具、食品包装容器等)；
2.天然植物纤维无需干燥处理，本发明使用的“物料处理机”(另外申请专利)比传统使用的“高速搅拌机”节能环保，处理效率高，可连续生产，不破坏天然植物纤维的基本结构；
3.同向平行双螺杆挤出机螺杆长径比(L/D)为44～52，其螺纹套除常规配有螺纹块、捏合块外还装有“密炼转子”和“混炼转子”各一组，挤出机前段约2/3为真空脱水、脱挥装置。本发明将同向平行双螺杆挤出机作为连续反应器使用，制得的全生物质基复合材料粒料均匀有光泽，各组份界面间相容非常好；
4.全生物质基复合材料具有热塑性加工性能，容易成型，用一般塑料加工设备(注塑机、挤出成型机、平板硫化机、模塑机等)便可进行成型加工；
5.其制品不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小、不会吸湿变形、尺寸稳定性好；具有优良的力学性能，抗冲击强度高，不会产生裂缝、翘曲等；有类似木材的二次加工性，可切割、粘接、涂装，用钉子或螺栓连接固定等；
6.能重复使用和回收再利用，属环境友好材料；
7.广泛应用于玩具、家具、各类包装容器(包括食品包装容器)、电器(气)及电子设备的外壳、运输工具(汽车、飞机、轮船、火车等)内饰及相应结构件、高速公路及铁路沿线护栏等；
8.产品具有“高性价比和高附加值”的特点。
具体实施方案(下面的具体实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围)：
实施例1.制备预处理后的天然植物纤维(A料)：称取1250mesh 10μm滑石粉10Kg，硬脂酸5Kg组成混合体系(H料)；称取亚麻纤维100Kg，H料4Kg，投入已预热至90℃的物料处理机中，边搅拌(600rpm)边自然排水蒸气，20min后得到预处理后的天然植物纤维A1料；
称取剑麻纤维100Kg，H料6Kg，步骤如上所述，得到A2料；
称取黄麻纤维100Kg，H料9Kg，步骤如上所述，得到A3料；
称取萱麻纤维100Kg，H料7Kg，步骤如上所述，得到A4料；
称取竹纤维100Kg，H料7Kg，步骤如上所述，得到A5料。
注：1.滑石粉的粒度越小包覆效果越好，在这里不再一一列举；
    2.滑石粉和硬脂酸组成的混合体系越接近1∶1包覆效果越好，在这里也不再一一列举；
实施例2.合成羧化聚醚界面改性剂(B料)；称取聚乙二醇PGE400 100Kg，马来酸酐5Kg，过氧化二异丙苯(DCP)0.08Kg。投入同向平行双螺杆挤出机控制温度80～120℃造粒，制得羧化聚醚界面改性剂B1料。
称取聚乙二醇PEG6000 100Kg，马来酸酐7Kg，过氧化二异丙苯(DCP)0.1Kg。步骤如上所述，制得羧化聚醚界面改性剂B2料。
称取聚乙二醇PEG600 100Kg，马来酸酐8Kg，过氧化苯甲酰(BPO)0.03Kg。步骤如上所述，制得羧化聚醚界面改性剂B3料。
称取聚乙二醇PEG1000 100Kg，马来酸酐4Kg，过氧化苯甲酰(BPO)0.06Kg。步骤如上所述，制得羧化聚醚界面改性剂B4料。
实施例3.分别称取实施例1制备的A1料15Kg，A2料35Kg，A3料50Kg，A4料65Kg，A5料75Kg；分别称取实施例2制备的B1料6Kg，B2料3Kg，B3料8Kg，B4料10Kg；分别称取聚乳酸PLA(10～25万道尔顿)25Kg，40Kg，，60Kg，70Kg；分别称取辅助加工助剂聚乳酸预聚物OLA(3,000～50,000道尔顿)2Kg聚乙二醇PEG(400～6,000道尔顿)2Kg和单硬脂酸甘油酯(GMS)1Kg、聚乳酸预聚物OLA(3,000～50,000道尔顿)3Kg和单硬脂酸甘油酯(GMS)2Kg、聚乳酸预聚物OLA(3,000～50,000道尔顿)2Kg和乙撑双硬脂酰胺(EBS)3Kg、聚乳酸预聚物OLA(3,000～50,000道尔顿)2Kg聚乙二醇PEG(400～6,000道尔顿)1.5Kg和单硬脂酸甘油酯(GMS)1.5Kg、聚乳酸预聚物OLA(3,000～50,000道尔顿)1Kg聚乙二醇PEG(400～6,000道尔顿)各2.5Kg和乙撑双硬脂酰胺(EBS)1.5Kg组成辅助加工助剂混合体系。
对上述物料进行组合：
1.A1料 15Kg B3料 8Kg，PLA 70Kg，PEG/EBS 5Kg。用实施例4的制备方法得到全生物质基复合材料粒料(ABC1)；
2.A2料 35Kg，B2料 3Kg，PLA 60Kg，OLA/PEG/GMS 5Kg。用实施例4的制备方法得到全生物质基复合材料粒料(ABC2)；
3.A3料 50Kg，B1料 6Kg，PLA 40Kg，OLA/GMS 5Kg。用实施例4的制备方法得到全生物质基复合材料粒料(ABC3)；
4.A4料 65Kg，B3料 8Kg，PLA 25Kg，OLA/EBS 5Kg。用实施例4的制备方法得到全生物质基复合材料粒料(ABC4)；
5.A5料 75Kg，B4料 10Kg，PLA 25Kg，OLA/PEG/EBS 5Kg。用实施例4的制备方法得到全生物质基复合材料粒料(ABC5)。
实施例4.将实施例3各组物料投入物料处理机中加温(90℃～120℃)搅拌(600～1200rpm)混合均匀。加入同向平行双螺杆挤出机，挤出机料筒和机头温度控制在90～220℃，机头压力控制在6～8Mpa，制得全生物质基复合材料(All-Biobased Composite)粒料-ABCn料。
实施例5.将实施例4制得的ABCn全生物质基复合材料粒料通过注塑、挤出成型或模塑进一步加工制备各类制品，如玩具、家具、各类包装容器(包括食品包装容器)、电器(气)及电子设备(如电脑手机等)的外壳、运输工具(汽车、飞机、轮船、火车等)内饰及相应结构件、高速公路及铁路沿线护栏等。
本发明不仅限于上述实施例，如果有人受本发明启发而对本发明做了某些改进都应该属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全生物质基复合材料，其特征在于所述复合材料主要由以下组分构成：
(以各组分占复合材料重量份计)
预处理后的天然植物纤维(A料)          15～75份
羧化聚醚界面改性剂(B料)              2～10份
聚乳酸                               18～70份
辅助加工助剂                         5份
-                                       。
2.根据权利要求1所述一种全生物质基复合材料，其特征在于天然植物纤维选自：木本植物，禾本植物和藤本植物及其加工剩余物、废弃物或加工副产物。优选各类麻纤维和竹纤维，特别优选剑麻、黄麻、萱麻、亚麻和竹纤维中一种或多种混合物，其纤维长径比大于5。
3.根据权利要求1所述一种全生物质基复合材料，其特征在于聚乳酸数均分子量为10～25万道尔顿，L-聚乳酸、D-聚乳酸D、L-聚乳酸以及它们的混合组分均可做为基体树脂使用。
4.根据权利要求1所述一种全生物质基复合材料，其特征在于预处理后的天然植物纤维(A料)使用如下方法制备：用滑石粉1～10μm和硬脂酸的混和物(H料)在物料处理机中加温(90℃～120℃)搅拌(600～1200rpm)包覆天然植物纤维，滑石粉/硬脂酸在混合物中的重量份比例为1/0.5～1。天然植物纤维与(H料)的重量份比例100/1～15，优选100/3～12，特别优选100/4～9。
5.根据权利要求1所述一种全生物质基复合材料，其特征在于在过氧化物引发下合成具有优良偶联功能的羧化聚醚界面改性剂(B料)。其在复合体系中所占重量份2～10份。
6.根据权利要求5所述羧化聚醚界面改性剂(B料)，聚醚选自聚乙二醇，数均分子量400～20,000道尔顿，优选400～6,000道尔顿。
有机过氧化物选自：过氧化二异丙苯(DCP)，过氧化苯甲酰(BPO)其中之一种。
聚乙二醇/马来酸酐/有机过氧化物重量份比例：100/2～10/0.03～0.1。
7.根据权利要求1所述一种全生物质基复合材料，其特征在于辅助加工助剂为润滑剂、增塑剂。润滑剂选自：硬脂酸、硬脂酰胺、油酰胺、单硬脂酸甘油酯、乙撑双硬脂酰胺中一种或多种混合组分，优选单硬脂酸甘油酯(GMS)、乙撑双硬脂酰胺(EBS)；增塑剂选自：聚乳酸预聚物(数均分子量3,000～50,000道尔顿)、聚乙二醇(数均分子量400～6,000道尔顿)、柠檬酸三丁酯、乙酰化柠檬酸三丁酯、乙酰化柠檬酸三乙酯中一种或多种混合组分，优选聚乳酸预聚物(数均分子量3,000～50,000道尔顿)、聚乙二醇(数均分子量400～6,000道尔顿)。
辅助加工助剂添加量占复合体系总量5％。润滑剂和增塑剂的用量可根据实际需要进行调整。润滑剂和增塑剂的用量重量份优选1/1～3。
8.根据权利要求1所述一种全生物质基复合材料，其特征在于其制备方法：
(1).用滑石粉和硬脂酸混合物(H料)在物料处理机中加温(90℃～120℃)搅拌(600rpm)包覆天然植物纤维得(A料)；
(2).利用同向平行双螺杆挤出机反应挤出合成羧化聚醚界面改性剂(B料)；
(3).按上述权利要求1所述预处理后的天然植物纤维(A料)，合成的羧化聚醚界面改性剂(B料)，聚乳酸，辅助加工助剂各组分重量份混合，在物料处理机中加温(90℃～120℃)搅拌(600～1200rpm)混合均匀。
(4).将步骤(3)物料加入同向平行双螺杆挤出机主料口，同向平行双螺杆挤出机螺杆长径比(L/D)为44～52，其螺纹套装有“密炼转子”和“混炼转子”各一组，挤出机前段约2/3为真空脱水、脱挥装置；挤出机料筒和机头温度控制在90～220℃，机头压力控制在6～8Mpa，制得全生物质基复合材料粒料。
9.根据权利要求8所述一种全生物质基复合材料粒料，其特征在于通过注塑、挤出成型或模塑进一步加工制备各类制品。
10.根据权利要求8所述一种全生物质基复合材料粒料，其特征在于广泛应用于玩具、家具、各类包装容器(包括食品包装容器)、电器(气)及电子设备(如电脑手机等)的外壳、运输工具(汽车、飞机、轮船、火车等)内饰及相应结构件、高速公路及铁路沿线护栏等。
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