CN102850741A - 一种聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料及其制备方法与应用。该复合材料包括按重量配比的以下组分：均聚聚羟基脂肪酸酯30-80份，共聚聚羟基脂肪酸酯20-70份，植物纤维 15-40份，偶联剂1.5-6份，抗氧剂0.5-10份，加工助剂1-6份。本发明制备的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料可完全替代传统改性聚丙烯等通用塑料，且具有生物全降解特性，可100%回收。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料制备方法及其应用。
背景技术
聚羟基链烷酸酯（PHA）PHA具有类似化工塑料的物化特性和生物可降解性，已经被作为环境可降解塑料而得到应用，以缓解目前越来越严重的白色污染问题。聚羟基链烷酸酯（PHA）均聚物或共聚物是一类具有良好的力学性能、生物相容性和生物降解性的生物基可降解高分子材料。PHA 均聚物或共聚物种类繁多，主要包括聚3- 羟基丁酸酯（P-3HB）、聚4- 羟基丁酸酯（P-4HB）、聚3- 羟基戊酸酯（P-3HV）、聚3- 羟基丁酸-4- 羟基丁酸共聚酯（P-3HB-4HB）、聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）等几十种均聚物和共聚物。PHA 均聚物或共聚物主要以淀粉等生物质原料通过生物发酵方法制备而成，能在土壤或堆肥条件下分解为二氧化碳、水和生物质。以PHA 均聚物或共聚物为原料制备生物基可降解复合材料有利于提供一种符合环保与可持续发展要求的复合材料品种，同时拓展其应用领域，因而具有十分重要的市场价值。同时PHA还具有生物相容性、光学活性、压电性、气体相隔性等许多优秀性能，可以在塑料工业中得到推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度更高、可完全替代传统改性聚丙烯等通用塑料，具有生物降解特性可100%回收的复合材料。
为了达到上述目的，本发明提供了一种聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料，该复合材料包括按重量配比的以下组分：均聚聚羟基脂肪酸酯 30-80份，共聚聚羟基脂肪酸酯 20-70份，植物纤维 15-40份，偶联剂 1.5-6份，抗氧剂 0.5-10份，加工助剂 1-6份。
其中，植物纤维为亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、竹炭纤维中的一种或几种混合物。
偶联剂为钛酸酯偶联剂，偶联剂功能官能团为羧基、烷氧基、磺酸基、磷基中的任意一种或者几种的混合物。
抗氧剂为亚磷酸酯类中的一种或几种的混合物。
加工助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或聚脂肪酸酯的一种或几种的混合物。
本发明还提供了上述聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将均聚聚羟基脂肪酸酯和共聚聚羟基脂肪酸酯干燥后粉碎，与抗氧剂、加工助剂混合，置于高速混合机中高速共混3-10分钟，制得的混合物加入双螺杆挤出机中备用；
（2）取植物纤维用偶联剂处理后，置于上述双螺杆挤出机的侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与步骤（1）中制备的混合物混炼，最后在150-200℃下经过熔融共混挤出造粒即得所述复合材料。
本发明还提供了上述聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料在替代通用塑料方面的应用，尤其是在家用电器或汽车工业上的应用。如：家用空调室内机壳体、汽车内饰立柱等。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明采用聚羟基脂肪酸酯与植物纤维熔融共混，提高了聚羟基脂肪酸酯材料的性能；同时充分考虑生物全降解特性，所选用的基体树脂（聚羟基脂肪酸酯）、增强填充物（植物纤维）均为可再生、可降解资源，在保持材料生物降解特性的前提下，拓展了使用范围。且通过调整共聚聚羟基脂肪酸酯的含量来调节材料韧性，避免了不可降解的石油基增韧剂的使用。本发明所制备的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料既具有聚乙烯、聚丙烯等通用树脂的性能、耐腐蚀性、耐候性等特点，又具有生物全降解特性，100%可回收，可广泛应用于家用电器和汽车工业等领域。本发明全面提升了聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料生产技术水平，有利于促进我国生物可降解材料技术的发展。
具体实施方式
下面结合实例，对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
将均聚、共聚聚羟基脂肪酸酯干燥后粉碎，与抗氧剂、加工助剂等原料按下列比例称量混合，置于高速混合机中高速共混3分钟（转速1300-1500转/min），加入挤出机中准备挤出造粒；再将植物纤维用偶联剂处理，并按比例称量置于侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与上述步骤所准备的原料混炼，在150℃通过双螺杆挤出机熔融混合，挤出造粒。
原料的组分及重量份数分别为：
均聚聚羟基脂肪酸酯 40份
共聚聚羟基脂肪酸酯 60份
植物纤维(亚麻纤维) 30份
偶联剂(CT114，购自常州新区利进化工有限公司) 4份
抗氧剂(亚磷酸酯，AT168，购自宜兴天使合成化学有限公司) 3份
加工助剂(硬脂酸锌) 3份
实施例2
将均聚、共聚聚羟基脂肪酸酯干燥后粉碎，与抗氧剂、加工助剂等原料按下列比例称量混合，置于高速混合机中高速共混10分钟，加入挤出机中准备挤出造粒；再将植物纤维用偶联剂处理，并按比例称量置于侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与上述步骤所准备的原料混炼，在200℃通过双螺杆挤出机熔融混合，挤出造粒。
原料的组分及重量份数分别为：
均聚聚羟基脂肪酸酯 50份
共聚聚羟基脂肪酸酯 50份
植物纤维(苎麻纤维) 30份
偶联剂(CT114) 5份
抗氧剂(亚磷酸酯，AT168) 4份
加工助剂(硬脂酸) 5份
实施例3
将均聚、共聚聚羟基脂肪酸酯干燥后粉碎，与抗氧剂、加工助剂等原料按下列比例称量混合，置于高速混合机中高速共混10分钟，加入挤出机中准备挤出造粒；再将植物纤维用偶联剂处理，并按比例称量置于侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与上述步骤所准备的原料混炼，在200℃通过双螺杆挤出机熔融混合，挤出造粒。
原料的组分及重量份数分别为：
均聚聚羟基脂肪酸酯 60份
共聚聚羟基脂肪酸酯 40份
植物纤维(竹炭纤维) 30份
偶联剂(CT114) 5份
抗氧剂(亚磷酸酯，AT168) 6份
加工助剂(硬脂酸钙) 5份
对实施例制备的产品进行性能测试，测试结果和对比的改性聚丙烯（改性PP1）测试结果如下表所示。
表1 实施例材料性能与对比
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 改性PP1 |
| 拉伸强度(MPa) | 29 | 30 | 33 | 28 |
| 弯曲强度(MPa) | 35 | 33 | 37 | 35 |
| 冲击强度(Kj/m2) | 5.0 | 4.6 | 3.5 | 2.5 |
检测结果表明，与传统的改性聚丙烯相比，本发明性能较为接近，可以完全替代相关产品。并且本发明所制备的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料具有生物全降解特性，100%可回收，可广泛应用于家用电器和汽车工业等领域。本发明全面提升聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料生产技术水平，有利于促进我国生物可降解材料技术的发展。
Claims (8)
1.一种聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料，其特征在于，包括按重量配比的以下组分：均聚聚羟基脂肪酸酯 30-80份，共聚聚羟基脂肪酸酯 20-70份，植物纤维 15-40份，偶联剂 1.5-6份，抗氧剂 0.5-10份，加工助剂 1-6份。
2.根据权利要求1所述的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料，其特征在于，所述植物纤维为亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、竹炭纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
4.根据权利要求1所述的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述加工助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚脂肪酸酯中的一种或多种。
6.一种如权利要求1至5任一所述聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将均聚聚羟基脂肪酸酯和共聚聚羟基脂肪酸酯干燥后粉碎，与抗氧剂、加工助剂混合，置于高速混合机中高速共混3-10分钟，制得的混合物加入双螺杆挤出机中备用；
（2）取植物纤维用偶联剂处理后，置于所述双螺杆挤出机的侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与所述步骤（1）中制备的混合物混炼，最后在150-200℃下经过熔融共混挤出造粒即得所述复合材料。
7.权利要求1至5任一所述的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料在替代通用塑料方面的应用。
8.根据权利要求7所述的聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料在替代通用塑料方面的应用，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯全降解复合材料在家用电器或汽车工业上的应用。
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