本发明专利技术涉及一种异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。按重量百分比，该复合材料组成为45～99％聚乳酸、1～50％异形Lyocell纤维和0～5％成核剂。制备方法包括：将聚乳酸和异形Lyocell纤维真空干燥后与成核剂一起熔融共混、造粒、成型。本发明专利技术采用异形Lyocell纤维增强聚乳酸，其比表面积大，可有效提高纤维与基体间的结合力，从而提高复合材料力学性能，所制备的复合材料具有较高的耐热性能，是完全绿色环保材料，在汽车和家居内饰等领域具有广泛的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。按重量百分比，该复合材料组成为45～99％聚乳酸、1～50％异形Lyocell纤维和0～5％成核剂。制备方法包括：将聚乳酸和异形Lyocell纤维真空干燥后与成核剂一起熔融共混、造粒、成型。本专利技术采用异形Lyocell纤维增强聚乳酸，其比表面积大，可有效提高纤维与基体间的结合力，从而提高复合材料力学性能，所制备的复合材料具有较高的耐热性能，是完全绿色环保材料，在汽车和家居内饰等领域具有广泛的应用价值。【专利说明】-种异形LyoceI I纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子复合材料及其制备领域，特别涉及一种异形Lyocell纤维增强 聚乳酸复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸（Polylactic acid或Polylactide，简称PLA)是一种可由农作物（如玉 米）发酵所得的乳酸通过化学合成制备的环境友好型高分子材料，其不仅原料可再生，还 具有良好的生物可降解性、较好的机械性能和加工性能。PLA是迄今为止可与聚乙烯（PE)、 聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)等通用塑料性能相媲美的可生物降解高分子材料之一。聚乳酸 最早被应用于生物医用领域：如手术缝合线、药物缓释、骨折固定组织修复材料等，近年来， 更是在纺织服装、包装材料以及近年来成为研究热点的电子汽车等领域具有很大的应用潜 力。但PLA尚存在脆性高、抗冲击性能差和热变形温度低等缺点，因而限制了其作为工程材 料的应用范围。 为了进一步提高PLA的性能，近年来，以纤维作为增强材料制备PLA复合材料的研 究成为高分子复合材料领域的研究热点。其中以源于植物的天然纤维材料与可生物降解的 PLA复合制备环境友好的生物质复合材料的研究在近年来备受关注，并在国内外产生不少 专利。如美国专利US 2006/014769 A1公开了一种洋麻纤维增强聚乳酸复合材料，此专利技术 中复合材料的热变形温度和弯曲模量均有明显提高；欧洲专利EP 1939253公开了一种天 然纤维增强的聚乳酸复合材料，通过添加偶联剂可获得力学强度、耐热性、可塑性和光学性 能均较为优异的复合材料；中国专利CN 101386702 A公开了一种聚乳酸复合材料，通过加 入助剂和相容剂来提高复合材料的韧性；中国专利CN 102329484 A公开了一种利用天然 植物纤维与聚乳酸制备高强度复合材料方法。虽然由天然植物纤维增强聚乳酸复合材料具 有较好的力学性能，同时保持了复合材料的可生物降解性，但是天然纤维断裂伸长率一般 都较低，因此得到的聚乳酸复合材料的冲击强度仍然较差。此外，天然纤维的均匀性相对较 差，且其内部结构复杂，易造成对应复合材料结构的不均匀性或缺陷。相比之下，再生纤维 素纤维均匀性好、来源稳定、质量可控，且再生纤维素纤维增强聚乳酸复合材料的冲击性能 可大幅提高，因此以再生纤维素纤维增强聚乳酸具有很大的发展潜力。 Lyocell纤维是20世纪90年代以来开发出来的一种新型再生纤维素纤维，同传 统的粘胶纤维相比，其纺丝工艺简单环保、溶剂可回收利用、纤维的强度和模量更高，并能 直接采用相对分子质量较高的纤维素原料进行溶解纺丝制备高强高模Lyocell纤维，这是 传统的粘胶工艺所无法达到的。中国专利CN 103146162 A公开了一种Lyocell纤维增强 PLA复合材料及其制备方法，并通过对所制备的复合材料进行热处理，其耐热性能有了大幅 度提高，由此有望拓展其应用领域。但由于常规的Lyocell纤维截面为圆形，表面光滑，其 粘附能力相对较差，因此断裂时纤维易从基体中拔出，从而限制了复合材料力学性能的进 一步提商。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种异形Lyocell纤维增强聚乳酸复 合材料及其制备方法，可有效提高复合材料的力学性能。 本专利技术制备的异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料，由于异形Lyocell纤维具 有较大的比表面积，在用作增强材料时可以增大纤维与基体之间的结合面积，从而提高结 合力，使得复合材料的性能更优异。此外，该复合材料是一种真正意义上的绿色复合材料； 使用废弃后在自然环境中能完全降解，属于环境友好型材料，并在汽车和家居内饰等领域 具有广泛的应用价值。 本专利技术的技术方案如下： 本专利技术提供了一种异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料，按重量百分比，该复 合材料组成为：45?99%聚乳酸、1?50%异形Lyocell纤维和0?5%成核剂，其中，所述 的异形Lyocell纤维使用异形喷丝孔制得，截面形状为C形、V形、Y形、圆中空形、椭圆形、 三角形、十字形、米字形中的一种或几种，异形纤维的长度为1?8mm。 本专利技术提供了一种异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法，包括： (1)将聚乳酸和异形Lyocell纤维进行真空干燥，以除去水分； (2)按重量百分比，将45?99%聚乳酸、1?50%异形Lyocell纤维和0?5%成 核剂进行熔融共混、造粒、成型，制备得到异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料。 所述步骤（2)中的成核剂为无机矿物成核剂、有机成核剂或无机矿物成核剂和有 机成核剂的混合体系。 其中无机矿物成核剂优选滑石粉、白炭黑、碳酸钙、蒙脱土或高岭土中的一种或几 种。 有机成核剂为沙林树脂、取代芳基磷酸金属盐类化合物、多酰胺类结构化合物中 的一种或几种。 所述步骤（2)中熔融共混在转矩流变仪、密炼机、双螺杆挤出机、单螺杆挤出机或 开炼机中进行。 所述步骤（2)中熔融共混温度为170?210°C，熔融共混时间为1?30min。 所述步骤（2)中成型为注塑或热压成型。 有益效果 (1)本专利技术采用异形Lyocell纤维来增强聚乳酸基体材料，与常规的圆形截面 Lyocell纤维相比，异形截面形状的纤维比表面积大，可有效提高纤维和基体之间机械啮合 力和桥接力，减少复合材料内部裂纹的产生和扩展，从而提高纤维增强效果； (2)本专利技术采用的异形Lyocell纤维为短纤维，易与树脂基体粘结，并且随机取向 分布在基体材料中，在各个方向上，短纤维提供较为平衡的应力分布，避免了应力集中，进 而达到纤维增强效果； (3)本专利技术中异形Lyocell纤维为绿色纤维，其原料广泛且可再生、溶剂可回收利 用，其与PLA复合所形成的产品废弃后，两大组分均可在自然界生物降解，不会造成白色污 染。因此，本专利技术所制备的异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料是一种环境友好型材料； (4)本专利技术中制备异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料所使用的是密炼机、双 螺杆挤出机、注塑机等常规的高分子加工设备，制备过程简单、高效，方便工业化生产。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 对比例1 称取干燥的聚乳酸在双螺杆挤出机中于170°C下熔融共混3min，并挤出造粒。通 过注塑成型机制备纯的聚乳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种异形Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于：按重量百分比，该复合材料组成为：45～99％聚乳酸和1～50％异形Lyocell纤维和0～5％成核剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邵惠丽，于敏敏，张慧慧，葛昭，章潭莉，胡学超，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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