CN113956637A - 一种天然纤维增强改性聚乳酸复合材料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料领域，公开了一种天然纤维增强改性聚乳酸复合材料及其生产方法。主要由聚乳酸和天然纤维组成。该复合材料的生产方法包括先将天然纤维用偶联剂进行表面处理，再将天然纤维与聚乳酸树脂及抗氧剂、成核剂、润滑剂熔合并挤出造粒。本发明方法具有操作简单、生产效率高效等优点，制备的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，具有较高的模量、断裂伸长率和耐热性，以及较好的成型加工性，同时也保持了聚乳酸的生物可降解性和天然纤维的绿色环保性。本发明的天然纤维改性宠物房具有价格低廉、环境友好、力学强度高并且材料性能稳定等特点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种天然纤维增强改性聚乳酸复合材料及其生产方法，用于制作宠物房。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。但是纯聚乳酸结晶速率很慢，用作注塑件使用时成型周期太长难以满足成型方面的要求。
天然纤维是自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纺织纤维，是纺织工业的重要材料来源。全世界天然纤维的产量很大，并且在不断增加，是纺织工业的重要材料来源。天然纤维具有吸湿性、抗熔性较好；强力、伸长能力小；抗静电性好等特点。
把天然纤维和聚乳酸混合，复合材料的力学性能、结晶性能和成型加工性等性能都得到大幅改善，同时又不会降低其生物降解性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较好的力学性能，较高的耐热性和改善了的成型加工性的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，由60～90份聚乳酸、10～40份天然纤维、0.1～1份抗氧剂、0.1～1.5份成核剂、0.1～1份润滑剂组成。
本发明的天然纤维包括棉纤维、竹纤维、丝纤维、大麻纤维、苎麻纤维或它们的混合物，天然纤维可以是短纤维，也可以是长纤维。天然纤维用偶联剂溶液进行表面处理。偶联剂为硬脂酸类或硅氧烷类，其中，硅氧烷类为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；偶联剂硬脂酸类为硬脂酸或硬脂酸钙。
所述抗氧剂为N′，N-二苯基对苯二胺或硫代二丙酸二月桂酯；本发明中加入抗氧剂的目的是为了降低在制备复合材料的过程中聚乳酸的降解及氧化。
所述成核剂为无机矿物或有机成核剂；其中，无机矿物为白炭黑或滑石粉，有机成核剂为苯甲酸钠；加入成核剂的目的是为了提高聚乳酸的结晶速率，改善制品的成型加工性。
所述润滑剂为石蜡、硬脂酸或者硅油；加入润滑剂也是为了提高复合材料的加工性能。
本发明的另一个目的是在于提供上述天然纤维增强改性聚乳酸复合材料的生产方法，包括下列步骤：
①将10～40份天然纤维浸泡在偶联剂中1～2.5小时，之后将其取出并干燥；
②将60～90份聚乳酸树脂、0.1～1份抗氧剂、0.1～1.5份成核剂和0.1～1份润滑剂混合后放进挤出机中，相应的短天然纤维通过侧进料装置加入到挤出机中，而长纤维则从排气口直接放入挤出机中，进行熔融挤出造粒，制得天然纤维/聚乳酸复合材料。
本发明的有益效果为：
本发明方法具有操作简单、生产效率高效等优点，制备的天然纤维/聚乳酸复合材料，具有较高的模量、断裂伸长率和耐热性，以及较好的成型加工性，同时也保持了聚乳酸的生物可降解性和天然纤维的绿色环保性，可广泛应用于汽车、建筑和居家装饰等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
为了对比，表一中0#列出了纯聚乳酸的力学性能。
实施例1
准确称取60份聚乳酸和0.1份抗氧剂N′，N-二苯基对苯二胺，0.1份成核剂白炭黑，0.1份润滑剂石蜡，混合均匀后从主料斗加入到挤出机中，同时将40份大麻短纤维通过侧进料装置加入到挤出机中进行挤出造粒，干燥后制得产品。其力学性能见表一中1#所示。
由表一可见：本发明复合材料的力学性能如弯曲强度、弯曲模量和热变形温度等均比纯聚乳酸的性能好很多。
实施例2
棉纤维用偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷进行表面处理，具体方法如下：配制1wt％的偶联剂水溶液，滴加一定量的浓盐酸调节溶液pH4～5，将棉纤维浸泡在溶液中，浸泡处理三小时你后取出置于鼓风烘箱中75℃烘干。
准确称取65份聚乳酸和0.3份抗氧剂N′，N-二苯基对苯二胺，0.5份成核剂滑石粉，0.3份润滑剂硬脂酸，混合均匀后从主料斗加入到挤出机中，同时将35份处理过的棉短纤维通过侧进料装置加入到挤出机中进行挤出造粒，干燥后制得产品，其余同实例1，其力学性能见表一中2#所示。
由表一可见：本发明复合材料的力学性能如弯曲强度、弯曲模量和热变形温度等均比纯聚乳酸的性能好很多。
实施例3
准确称取70份聚乳酸和0.5份抗氧剂硫代二丙酸二月桂酯，1.0份成核剂苯甲酸钠，0.5份润滑剂硅油，混合均匀后从主料斗加入到挤出机中，同时将30份苎麻长纤维通过挤出机前端进料口直接加入到挤出机中挤出造粒，干燥后制得产品，其力学性能见表一中3#所示。
由表一可见：本发明复合材料的力学性能如弯曲强度、弯曲模量和热变形温度等均比纯聚乳酸的性能好很多。
实施例4
准确称取80份聚乳酸和1.0份抗氧剂硫代二丙酸二月桂酯，1.5份成核剂苯甲酸钠，1.0份润滑剂石蜡，混合均匀后从主料斗加入到挤出机中，同时将20份苎麻长纤维通过挤出机前端进料口直接加入到挤出机中挤出造粒，干燥后制得产品，其力学性能见表一中4#所示。
由表一可见：本发明复合材料的力学性能如弯曲强度、弯曲模量和热变形温度等均比纯聚乳酸的性能好很多。
表一天然纤维/聚乳酸复合材料的力学性能
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，由以下重量组份组成：
2.如权利要求1所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的天然纤维包括棉纤维、竹纤维、丝纤维、大麻纤维、苎麻纤维或它们的混合物。
3.如权利要求1所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的天然纤维是长纤维或是短纤维。
4.如权利要求1或2所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的天然纤维用偶联剂溶液进行表面处理，偶联剂为硬脂酸类或硅氧烷类。
5.如权利要求4所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的偶联剂中硅氧烷类为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；偶联剂硬脂酸类为硬脂酸或硬脂酸钙。
6.如权利要求1所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂是N′，N-二苯基对苯二胺或硫代二丙酸二月桂酯。
7.如权利要求1所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的成核剂为无机矿物或有机成核剂。
8.如权利要求7所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的无机矿物成核剂为白炭黑或滑石粉，有机成核剂为苯甲酸钠。
9.如权利要求1所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为石蜡、硬脂酸或者硅油。
10.如权利要求1所述的天然纤维增强改性聚乳酸复合材料的生产方法，其特征在于，包括下列步骤：
①将10～40份天然纤维浸泡在偶联剂中1～2.5小时，之后将其取出并干燥；
②将60～90份聚乳酸树脂、0.1～1份抗氧剂、0.1～1.5份成核剂和0.1～1份润滑剂混合后放进挤出机中，相应的短天然纤维通过侧进料装置加入到挤出机中，而长纤维则从排气口直接放入挤出机中，进行熔融挤出造粒，制得天然纤维增强改性聚乳酸复合材料。
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2021
- 2021-11-05 CN CN202111305033.3A patent/CN113956637A/zh active Pending
Patent Citations (1)
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