一種高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材料及其配方和制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材料及其配方和制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 完全生物降解復(fù)合材料是一種采用完全生物降解樹脂（聚乳酸（PLA)、聚丁二酸 丁二醇（PBS)、聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT)、聚丁二酸丁二醇-共-對(duì)苯二甲酸丁 二醇酯（PBST)等）一種或者多種與植物纖維或者無(wú)機(jī)填料（碳酸鈣、滑石粉、云母粉、蒙脫 土等）一種或者兩種以上混合之后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒而得到?？捎糜诔貤l件下 使用的一次性餐具（刀、叉、勺）、酒店一次性衛(wèi)生用品等中低端產(chǎn)品領(lǐng)域，該材料成本低， 綜合加工性能優(yōu)良。
[0003] 然而，目前市面上有的完全生物降解復(fù)合材料大部分是成本高、物理性能欠佳，物 理性能體現(xiàn)在模量、硬度都偏低以及韌性差。
[0004] CN 102108196 A報(bào)道了一種聚乳酸可降解材料的制備方法，該方法采用的是醋酸 纖維素來(lái)增強(qiáng)PLA，同時(shí)引入了納米有機(jī)改性蒙脫土，其材料所表現(xiàn)出的韌性還是不夠。
[0005] CN 102268144 A報(bào)道了聚乳酸-淀粉耐熱復(fù)合材料的制備方法，其熱變形溫度能 達(dá)到90-120°C，拉伸強(qiáng)度20-35MPa，但是，其配方組合采用了相容劑進(jìn)行增容，成核劑進(jìn)行 快速結(jié)晶，從熱力學(xué)原理上，PLA與淀粉是不相容體系。因此所制備的材料，相對(duì)成本較大， 工藝復(fù)雜，材料力學(xué)性能還不夠優(yōu)越。
[0006] CN 104231525 A報(bào)道了一種長(zhǎng)纖增強(qiáng)環(huán)保阻燃ABS復(fù)合材料及其制備方法，其工 藝采取的是通過(guò)引入相容劑等增容助劑，先將長(zhǎng)纖與ABS制備成母粒，然后與阻燃ABS母 粒、ABS原料共混，改變了長(zhǎng)纖需要預(yù)浸的傳統(tǒng)工藝，簡(jiǎn)化了工藝，提高了效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種物理性能良好的高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材 料及其配方和制備方法。
[0008] 本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材 料，其特征在于：它具有如下物理性能：
[0009] 顏色為白色或者淡黃色；維卡溫度為：80. 0-110. (TC;拉伸強(qiáng)度為：30. 0-70.0 Mpa ; 彎曲強(qiáng)度為：60. 0-120.0 Mpa ;彎曲模量為：5000. 0-8000.0 Mpa ;邵氏D表面硬度為： 60. 0-80. 0 ;在190°C，2. 16kg的條件下，產(chǎn)品的質(zhì)量熔體流動(dòng)速率為5. 0-15. 0g/10min。
[0010] 一種高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材料的配方，其特征在于：以重量比計(jì)算， 完全生物降解樹脂65份-85份、纖維狀填料10份-25份、偶聯(lián)劑1份-3份、協(xié)同劑1份-2 份、分散劑1份 _6份。
[0011] 所述的完全生物降解樹脂為聚乳酸、聚丁二酸丁二醇、聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁 二酯、聚丁二酸丁二醇-共-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯、聚己內(nèi) 酯、聚碳酸亞丙酯、聚羥基烷酸系列化合物中的一種或幾種的混合物。
[0012] 所述的聚羥基烷酸系列化合物可以為：聚羥基丁酸酯（PHB)、聚羥基丁酸-戊酸酯 (PHBV)、聚羥基丁酸-己酸酯（PHBHX)、聚3, 4-羥基丁酸酯（P3, 4HB)等。
[0013] 所述的纖維狀填料為硫酸鈣晶須、玻璃纖維、植物纖維中的一種或幾種的混合物。
[0014] 所述的硫酸鈣晶須的長(zhǎng)徑比范圍為：20~50 ;所述的玻璃纖維的長(zhǎng)徑比范圍為： 150 ~400。
[0015] 所述的植物纖維為醋酸纖維素、亞麻、黃麻、竹纖維、劍麻以及椰子纖維中的一種 或幾種的混合物，它的目數(shù)為10-100目；
[0016] 所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混 合物；
[0017] 所述的協(xié)同劑為芥酸、油酸、硬脂酸中的一種或幾種的混合物。
[0018] 所述的分散劑為硬脂酸鹽、有機(jī)羧酸酰胺類、蠟類中的一種或幾種的混合物。
[0019] 所述的硬脂酸鹽可以為：硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等。
[0020] 所述的有機(jī)羧酸酰胺類可以為：芥酸酰胺、油酸酰胺、N，N-雙硬脂酸酰胺等。
[0021] 所述的蠟類可以為：石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟等。
[0022] 一種高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：它包括以下 步驟：
[0023] 1)預(yù)混合：先將纖維狀填料加入到高速混合機(jī)中，在溫度80_120°C條件下脫水 10-25min,然后加入偶聯(lián)劑，攪拌2-5min,再加入?yún)f(xié)同劑，再攪拌2-5min,最后加入分散劑 和完全生物降解樹脂，攪拌3-5min，整個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)速控制在200-500rpm范圍內(nèi)，混合均勻后 放出；
[0024] 2)混煉擠出造粒：將步驟1)中混合好的物料加入到低剪切、高輸送的同向雙螺桿 擠出機(jī)中混煉均勻并擠出造粒得到一種高強(qiáng)度、高模量完全生物降解復(fù)合材料，雙螺桿擠 出機(jī)的共混擠出條件為：
[0025] 一區(qū)溫度控制在120-140°C范圍內(nèi)；二區(qū)溫度控制在135-155°C范圍內(nèi)；三區(qū)溫度 控制在145-165°C范圍內(nèi)；四區(qū)溫度控制在150-170 °C范圍內(nèi)；五區(qū)溫度控制在150-170 °C 范圍內(nèi)；六區(qū)溫度控制在150-170°C范圍內(nèi)；七區(qū)溫度控制在150-170°C范圍內(nèi)；八區(qū)溫度 控制在150-170 °C范圍內(nèi)；九區(qū)溫度控制在150-170 °C范圍內(nèi)；十區(qū)溫度控制在150-170 °C 范圍內(nèi)；十一區(qū)溫度控制在150_170°C范圍內(nèi)；十二區(qū)溫度控制在145-165°C范圍內(nèi)；十三 區(qū)溫度控制在140_160°C范圍內(nèi)；主機(jī)轉(zhuǎn)速控制在100_160rpm范圍內(nèi)，喂料速度控制在 25_50rpm范圍內(nèi)。
[0026] 較之現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1)本發(fā)明得到的材料為完全生物降解 復(fù)合材料，該材料在使用后可在自然界中完全生物降解，不會(huì)造成環(huán)境污染，所以該材料 具有環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。2)本發(fā)明得到的材料具有高強(qiáng)度、高模量的物理性能，使得這種材料 在拉伸強(qiáng)度、彈性模量、抗沖擊性能、耐腐蝕性能等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。3)本發(fā)明 得到的材料的拉伸強(qiáng)度為：30. 0-70.0 Mpa ;彎曲強(qiáng)度為：60. 0-120.0 Mpa ;彎曲模量為： 5000. 0-8000.0 Mpa ;表面硬度（邵氏D)為：60. 0-80. 0因此本發(fā)明得到的材料具有可調(diào)