本发明专利技术公开了一种全生物基可降解聚乳酸基复合材料，由重量百分比为55～79％的聚乳酸；20～40％的淀粉和/或竹纤维；1～5％的环氧呋喃树脂组成，该复合材料在保持了聚乳酸高强度高模量优点的基础上，具有可再生性和完全生物降解性能，完全符合绿色低碳可持续经济的发展需求。本发明专利技术还公开了该全生物基可降解聚乳酸基复合材料的制备方法：聚乳酸、淀粉和/或竹纤维经干燥后，与环氧呋喃树脂混合均匀，经熔融挤出、冷却、造粒后，得到该全生物基可降解聚乳酸基复合材料。该制备方法简单，易于控制和实施，可操作性强，生产成本低廉，并且制备的复合材料非常适合应用于一次性餐具和酒店易耗品等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚乳酸复合材料及其制备领域，具体涉及一种全生物基可降解聚乳酸 基复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着全球经济快速发展，塑料已成为各个领域不可或缺的材料。但是，现有的绝大 部分塑料均来源于石油，并且不可降解，从而造成白色污染。另外，石油基塑料的处理手段 主要为焚烧，这会大大加剧温室效应及雾霾天气。随着石油资源短缺、白色污染、温室效应 和雾霾天气逐渐严峻，生物基可降解高分子材料逐步受到人们的关注。近年来，中国、欧盟 国家和美国均已颁布了限制使用一次性不可降解塑料产品措施。因此，符合绿色低碳经济 发展需求的环境友好生物基高分子材料在一次性餐具和包装领域具有广阔的发展空间，势 必将逐步替代不可降解石油基高分子材料。 聚乳酸（PLA)被企业界认为最具产业化前景的环境友好高分子材料。这主要是由 于聚乳酸来源于玉米等生物资源从而具备可再生性，并具有优异的生物降解性能以及类似 聚苯乙烯的机械力学性能。但是，价格高是限制聚乳酸大规模产业化应用的一个重要因素。 淀粉和竹纤维均来源于生物质资源，具有来源广泛、可再生性、可生物降解和价格 低廉的优势。因此，利用淀粉和/或竹纤维填充改性的聚乳酸复合材料具有广阔的应用空 间。但是，淀粉和竹纤维与聚乳酸的热力学相容性较差，导致此复合材料综合力学性能较 差。添加二异氰酸酯酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚乳酸等对聚乳酸复合材料 进行增容改性是最为常用的方法。但是，二异氰酸酯酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和马来酸酐接 枝聚乳酸等增容剂存在石油基小分子有毒或牺牲材料韧性等缺点。 近年来，利用环氧植物油对聚乳酸基复合材料增容改性逐渐受到人们的关注。公 开号为CN103275472A的中国专利文献公开了一种全生物基硬质聚乳酸复合材料及其制备 方法，该全生物基硬质聚乳酸复合材料由以下重量百分含量60~80%聚乳酸、10~31 %马 来酸酐改性纤维素以及5~15%环氧植物油的制成。 又如公开号为CN103627154A公开了一种聚乳酸/淀粉生物基可降解复合材料及 其制备方法，该聚乳酸/淀粉生物基可降解复合材料，由重量百分比30~94%的聚乳酸、 0. 1~10%的酚类环氧化合物、5~60%的天然淀粉、0~1%的抗氧剂、0~5%的润滑剂、 0~1%的催化剂及0~1%的抗水解剂制成。 上述专利中利用环氧植物油反应增容聚乳酸基复合材料，制备了综合性能优异的 全生物基复合材料。但是，环氧植物油的添加量较高，并且为柔性小分子，大大牺牲了聚乳 酸的高强度和高模量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种制备简单、可再生、可生物降解且具有高强度高模量的聚乳酸 基复合材料。 -种全生物基可降解聚乳酸基复合材料，由以下重量百分比的原料制成： 聚乳酸 55~79%; 淀粉和/或竹纤维 20~40 % ; 环氧呋喃树脂 1~5%。 所述的聚乳酸可以采用市售的通用牌号，作为优选，所述的聚乳酸为透明挤出级 或注塑级，熔点为145~170°C，熔融指数为2~30g/10min，如美国Natureworks的4032D 和3251D、浙江海正生物的REV0DE110和REV0DE210等。进一步优选为美国Natureworks的 4032D，相对于其他牌号的聚乳酸，Natureworks的4032D型聚乳酸能够使得复合材料力学 性能更优异。 本专利技术中采用的均为天然淀粉，如玉米淀粉、麦类淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、木 薯淀粉中的至少一种；优选为玉米淀粉，相对于其它种类的天然淀粉，玉米淀粉来源更广 泛，价格相对低廉。 作为优选，所述的竹纤维为从天然竹子中提取的天然竹纤维；考虑到毛竹纤维的 普遍性和价格相对低廉，进一步优选为毛竹纤维。 环氧呋喃树脂为一种带有刚性环结构的生物基环氧化合物，在所述的聚乳酸基复 合材料中，兼具相容剂、塑化剂和润滑剂的作用。作为优选，所述环氧呋喃树脂的粘度为 50~5000mPa. s，密度为1. 05~I. 12g/cm3;进一步优选为河北两糠国际贸易有限公司的环 氧呋喃树脂，上述性能参数下的环氧呋喃树脂在加工过程中的增容效果更明显，同时具有 优异的润滑性和增塑性。 进一步优选，由以下重量百分比的原料制成： 聚乳酸 65~70%; 淀粉和/或竹纤维 25~30%; 环氧呋喃树脂 2~3%。 再优选，由以下重量百分比的原料制成： 聚乳酸 65~70%; 淀粉和竹纤维 25~30%; 环氧呋喃树脂 2~3%; 所述淀粉与竹纤维的质量比为1:2~2:1。 最优选，由以下重量百分比的原料制成：【主权项】1. 一种全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制 成： 聚乳酸 55~79% ; 淀粉和/或竹纤维 20~40 % ; 环氧呋喃树脂 1~5%。2. 根据权利要求1所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述的聚 乳酸为透明挤出级或注塑级，熔点为145~170°C，熔融指数为2~30g/10min。3. 根据权利要求1所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述的淀 粉为玉米淀粉、麦类淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中的至少一种。4. 根据权利要求1所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述的竹 纤维为天然竹纤维。5. 根据权利要求1所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，所述环氧 呋喃树脂的粘度为50~5000mPa. s，密度为1. 05~I. 12g/cm3。6. 根据权利要求1~5任一权利要求所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特 征在于，由以下重量百分比的原料制成： 聚乳酸 65~70% ; 淀粉和/或竹纤维 25~30 % ; 环氧呋喃树脂 2~3%。7. 根据权利要求6所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，由以下重 量百分比的原料制成： 聚乳酸 65~70% ; 淀粉和竹纤维 25~30%; 环氧呋喃树脂 2~3%; 所述淀粉与竹纤维的质量比为1:2~2:1。8. -种根据权利要求1所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料的制备方法，其特征 在于，步骤如下： 聚乳酸、淀粉和/或竹纤维经干燥后，与环氧呋喃树脂混合均匀，经熔融挤出、冷却、造 粒后，得到所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料。9. 根据权利要求8所述的全生物基可降解聚乳酸基复合材料的制备方法，其特征在 于，各原料经双螺杆挤出机挤出，螺杆的长径比为35:1~45:1，挤出温度为170~180°C。【专利摘要】本专利技术公开了一种全生物基可降解聚乳酸基复合材料，由重量百分比为55～79％的聚乳酸；20～40％的淀粉和/或竹纤维；1～5％的环氧呋喃树脂组成，该复合材料在保持了聚乳酸高强度高模量优点的基础上，具有可再生性和完全生物降解性能，完全符合绿色低碳可持续经济的发展需求。本专利技术还公开了该全生物基可降解聚乳酸基复合材料的制备方法：聚乳酸、淀粉和/或竹纤维经干燥后，与环氧呋喃树脂混合均匀，经熔融挤出、冷却、造粒后，得到该全生物基可降解聚乳酸基复合材料。该制备方法简单，易于控制和实施，可操作性强，生产成本低廉，并且制备的复合材料非常适合应用于一次性餐具和酒店易耗品等领域。【IPC分类】C08L97-02, C08L67-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全生物基可降解聚乳酸基复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：聚乳酸 55～79％；淀粉和/或竹纤维 20～40％；环氧呋喃树脂 1～5％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晋皓，汤兆宾，李鹏，朱锦，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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