專利名稱：一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸及其制備方法，得到的材料具有較好的阻燃性能和力學(xué)性能，可用于電子電器包裝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著復(fù)合材料對(duì)阻燃要求的提出，各類阻燃劑新品種的研究日趨活躍，發(fā)展趨勢(shì)總是提高熱穩(wěn)定性和改善阻燃效率。當(dāng)前，不僅要求阻燃劑具有較好的阻燃性能，而且要求具有無(wú)鹵、無(wú)毒和抑煙功能，同時(shí)又不至于過(guò)多劣化材料的使用性能，因而傳統(tǒng)型阻燃劑面臨諸多困境，這給環(huán)境型阻燃劑提供了良好的發(fā)展空間。填充復(fù)合改性是熱塑性高聚物基體的復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)高性能化、功能化和降低成本的ー個(gè)重要而有效的途徑。近年來(lái)，熱塑性高聚物基體的復(fù)合材料在無(wú)鹵、無(wú)毒和低煙阻燃技術(shù)方面的應(yīng)用而倍受人們的重視。
磷系阻燃劑是典型的無(wú)鹵阻燃劑，可分為無(wú)機(jī)磷系阻燃劑和有機(jī)磷系阻燃劑，前者主要包括紅磷和多種磷酸鹽，后者主要有磷酸三甲酚醋(TCP)、磷酸間苯ニ酚醋(RDP)、亞磷酸醋、磷酸醋等。含磷阻燃劑可用于熱塑性塑料、熱固性塑料、織物、紙張、涂料等。此類阻燃劑物包括紅磷、水溶性的無(wú)機(jī)鹽類、不溶性的聚磷酸銨、有機(jī)磷酸酯等。聚乳酸是ー種來(lái)源于可再生植物(如木薯、甜高粱)淀粉并且可以完全降解成ニ氧化碳和水的“緑色高分子”材料。聚乳酸不僅可降解，而且還具有許多良好的機(jī)械性能和加エ性能，被稱為最優(yōu)前景的“綠色塑料”。但高分子聚合物的力學(xué)性能一般較差，需要與增強(qiáng)復(fù)合，提高材料的力學(xué)性能，而天然植物纖維作為高分子的增強(qiáng)材料具有以下優(yōu)點(diǎn)具有一般纖維的強(qiáng)度和剛度，比重小。因此比強(qiáng)度和比剛度較高；天然纖維的來(lái)源廣泛，且可以再生利用；天然植物纖維與玻璃纖維等相比，可以在自然環(huán)境中降解，沒(méi)有污染。因此，以聚乳酸為基體，以天然纖維為增強(qiáng)材料的全降解復(fù)合材料具有很高的研究和應(yīng)用價(jià)值。然后聚乳酸和苧麻纖維界面結(jié)合較差，而阻燃劑9，10- ニ氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)加入可能會(huì)進(jìn)ー步惡化苧麻纖維和聚乳酸的界面。納米粒子獨(dú)特的尺寸效應(yīng)以及功能性往往使納米復(fù)合材料表現(xiàn)出大大優(yōu)于常規(guī)聚合物材料的物理、化學(xué)性能。采用納米添加劑對(duì)材料進(jìn)行阻燃，避免了傳統(tǒng)阻燃體系的缺點(diǎn)。在提高材料阻燃性能的同時(shí)可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。阻燃復(fù)合材料是ー類新型材
針對(duì)這種情況，本發(fā)明提供了ー種適合エ業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境友好、可生物降解、阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法。此方法具有エ藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力高等特點(diǎn)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)鹵阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，該材料可應(yīng)用于對(duì)材料阻燃性要求較苛刻的電子電器包裝領(lǐng)域等。本發(fā)明提出一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，先采用將納米添加劑對(duì)聚乳酸基體進(jìn)行處理，同時(shí)采用功能化阻燃劑對(duì)天然纖維進(jìn)行處理。最后再將處理過(guò)的聚乳酸基體和天然纖維進(jìn)行復(fù)合，得到的復(fù)合材料具有良好的阻燃性能和力學(xué)性能。本發(fā)明提出一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料由聚乳酸、天然纖維、阻燃劑、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑組成，聚乳酸、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑的重量百分比如下
聚乳酸80 99. 7%
抗氧劑0. I 5%
納米添加劑0. rio%
抗滴落劑0. I 5%，
天然纖維占由聚乳酸、阻燃劑、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑總重量的1% 30%，
阻燃劑占天然纖維重量的39^20%。本發(fā)明中，所述聚乳酸的重均分子量1為1X1(T3X105。本發(fā)明中，所述天然纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、洋麻纖維、劍麻纖維或竹纖維中ー種或幾種。本發(fā)明中，所述天然纖維為連續(xù)長(zhǎng)纖維或連續(xù)短纖維。本發(fā)明中，連續(xù)短纖維長(zhǎng)徑比為5 100。本發(fā)明中，所述阻燃劑為功能化的9，10-ニ氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)，其結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于由聚乳酸、天然纖維、阻燃劑、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑組成，聚乳酸、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑的重量百分比如下 聚乳酸80 99. 7% 抗氧劑0. I 5% 納米添加劑0. rio% 抗滴落劑0. I 5%， 天然纖維占由聚乳酸、阻燃劑、抗氧劑、增容劑和抗滴落劑總重量的1% 30%， 阻燃劑占天然纖維重量的39^20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述聚乳酸的重均分子量Mw為I X IO5 3 X IO50
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述天然纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、洋麻纖維、劍麻纖維或竹纖維中一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述天然纖維為連續(xù)長(zhǎng)纖維或連續(xù)短纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述的連續(xù)短纖維長(zhǎng)徑比為5 100。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述阻燃劑為功能化的9，10- 二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，其結(jié)構(gòu)式為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種無(wú)鹵阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述抗氧劑為亞磷酸三苯酯、亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯、亞磷酸酯三(2，4_ 二特丁基苯基)酯、亞磷酸苯二異癸酯、亞磷酸三(壬基苯酯)或季戊四醇雙亞磷酸酯二( 2，4- 二特丁基苯基)酷中一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種無(wú)鹵阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述抗滴落劑為聚四氟乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種無(wú)鹵阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述納米添加劑為納米蒙脫土或碳納米管。
10.一種如權(quán)利要求I所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)將聚乳酸、天然纖維、阻燃劑、抗氧劑、納米添加劑、抗滴落劑分別在5(T12(TC下真空干燥f 24小時(shí)，以除去水分； (2)將步驟(I)得到的干燥的聚乳酸、抗氧劑、納米添加劑、抗滴落劑按比例在高速攪拌機(jī)中在4(T80°C均勻混合，然后加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，產(chǎn)物經(jīng)冷卻，切粒，烘干，螺桿轉(zhuǎn)速為l(T250rpm，反應(yīng)擠出溫度為15(T200°C ；(3)將天然纖維與阻燃劑加入溶劑中，浸泡廣10小時(shí)，將天然纖維取出，50-130°C下干燥I 30小時(shí)； (4)將步驟(2)得到的混合物與步驟(3)得到的天然纖維按照天然纖維重量為混合物重量的1°/T30%的比例，分別加入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出，產(chǎn)物經(jīng)冷卻，切粒，烘干，得到阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料；螺桿轉(zhuǎn)速為l(T250rpm，反應(yīng)擠出溫度為15(T200°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、氯仿、丙酮、丁酮或四氫呋喃中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，可用于電子電器包裝等領(lǐng)域。具體制備步驟為先分別將干燥的聚乳酸、納米添加劑、抗氧劑、抗滴落劑按比例共混，擠出；再將阻燃劑與天然纖維進(jìn)行混合，最后將阻燃處理的天然纖維和聚乳酸的共混物料按照一定比例加入擠出機(jī)中，共混擠出，得到阻燃天然纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料。這種復(fù)合材料具有較好的阻燃性能和力學(xué)性能，且制備方法簡(jiǎn)單有效、工藝條件溫和，適用于批量化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08K3/34GK102757628SQ20121022310
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者于濤, 朱明毅, 李巖, 楊剛 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué), 漢達(dá)精密電子(昆山)有限公司