本發明涉及復合材料，尤其涉及一種聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料及其制備方法。

背景技術：

1、隨著經濟快速發展，人們生活水平日益提高，人們對環境質量要求越來越高。但全球不可降解一次性塑料的應用，加劇了人類生活環境的白色污染。國內外常見的生物降解材料如聚乳酸(pla)、聚己內酯(pcl)、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)和聚羥基脂肪酸酯(pha)等發展良好，性能不斷改善，應用也越來越廣泛，如日常生活用品、醫療領域、包裝領域、餐飲領域等。但因為生物降解材料有些來源為石油基如pbs和pbat等，有些降解需要特定的工業堆肥條件才能降解，如pla等。因此除pha外，其他材料在使用時并不能達到生命周期內的完全環保和迅速降解。

2、竹子是一種分布廣泛，易得，具有一定經濟價值的植物。現有技術中，通過物理手段將竹子研磨成竹粉，添加到聚乳酸中既可以改善聚乳酸的力學性能同時也可以降低材料的成本。目前可降解竹粉復合材料的研究主要集中在pla、pbs和pbat等共混材料，如中國專利cn106832831a是通過向聚乳酸中添加竹粉的方法進行改性，但是在改性過程中為了增加竹粉與聚乳酸之間的相容性添加了聚乙烯類不可降解塑料產品，損害了聚乳酸可生物降解的特性，不符合國標《gb/t?41010-2021生物降解塑料與制品降解性能及標識要求》的規定。

3、目前關于使用聚羥基脂肪酸酯的竹粉復合材料研究很少，因此亟需開發一種具有良好性能且自然環境可降解的環保型聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題提供一種聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，提高復合材料的性能，同時減少聚羥基脂肪酸酯的用量，降低復合材料的生產成本，滿足產業化生產的需要。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、本申請提供一種聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，包括如下重量百分比的原料：聚羥基脂肪酸酯30-45％，竹粉30-45％，填料1-15％，偶聯劑0.1-5％，擴鏈劑0.1-1％，潤滑劑0.1-5％，熱穩定劑0.1-5％，抗水解劑0.1-2％和抗氧劑0.1-2％；其中，所述聚羥基脂肪酸酯包括phb和p3hb4hb。

4、在本申請的一些實施方式中，以聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料重量為100％計，所述聚羥基脂肪酸酯包括20-40％的phb和5-20％的p3hb4hb，優選所述聚羥基脂肪酸酯包括20-30％的phb和5-20％的p3hb4hb；優選地，所述p3hb4hb中4hb的摩爾含量為5-20％；更優選地，所述phb的重均分子量為50-90w，所述p3hb4hb的重均分子量為50-90w。

5、在本申請的一些實施方式中，聚羥基脂肪酸酯為40-45％；和/或，所述竹粉為30-40％。

6、在本申請的一些實施方式中，所述填料為10-15％；和/或，

7、所述偶聯劑為1-5％，優選為1-2％；和/或，

8、所述擴鏈劑為0.5-1％；和/或，

9、所述潤滑劑為1.5-5％，優選為1.5-3％；和/或，

10、所述熱穩定劑為0.5-5％，優選為1-5％；和/或，

11、所述抗水解劑為0.5-2％；和/或，

12、所述抗氧劑為0.5-2％。

13、在本申請的一些實施方式中，所述偶聯劑包括馬來酸酐類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑和鋁酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑中的一種或兩種以上；優選為鈦酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑，更優選所述鈦酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑的質量比為0.5-3:0.5-2，優選為0.5-1:0.5-1。

14、在本申請的一些實施方式中，所述擴鏈劑包括環氧官能團擴鏈劑、噁唑啉型擴鏈劑、異氰酸酯類擴鏈劑和過氧化物中的一種或兩種以上；優選為環氧官能團擴鏈劑。

15、在本申請的一些實施方式中，所述潤滑劑包括低分子量的全降解聚酯和/或低分子量聚羥基脂肪酸酯。

16、在本申請的一些實施方式中，所述熱穩定劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、納米纖維素、納米蒙脫土和氣相二氧化硅中的一種或兩種以上優選為硬脂酸鈣和/或硬脂酸鋅；和/或，

17、所述抗水解劑包括碳化二亞胺類；和/或，

18、所述填料包括滑石粉、碳酸鈣、晶須或高嶺土中的一種或多種組合，優選為碳酸鈣和滑石粉；和/或

19、所述抗氧劑包括受阻酚類、磷酸酯類、亞磷酸酯類和芳香胺類中的一種或兩種以上，優選為受阻酚類和/或磷酸酯類。

20、本申請還提供上述的復合材料的制備方法，其包括如下步驟：

21、(1)混合，將原料加熱混合，冷卻得到混合料；

22、(2)造粒，將步驟(1)得到的混合料進行造粒。

23、在本申請的一些實施方式中，步驟(1)加熱溫度為100-120℃，優選混合時間為20-30min。

24、在本申請的一些實施方式中，步驟(2)所述造粒包括將步驟(1)得到混合料加入雙螺桿擠出機中進行熔融共混擠出造粒，優選擠出溫度為140-160℃，更優選轉速為200-350rpm。

25、在本申請的一些實施方式中，所述制備方法還包括將步驟(2)得到的粒子進行成型的步驟，優選將步驟(2)得到的粒子通過擠出、注塑、流延或壓鑄成型。

26、本發明的有益效果：

27、本發明采用聚羥基脂肪酸酯與竹粉的共混，通過配方設計提高了復合材料的力學性能和材料的加工性能，改善了聚羥基脂肪酸酯復合材料的綜合性能，克服了聚羥基脂肪酸酯結晶速度慢的缺點，同時保持了聚羥基脂肪酸酯的生物可降解性，并且減少了聚羥基脂肪酸酯的用量，大幅降低了成本。

技術特征：

1.一種聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的原料：聚羥基脂肪酸酯30-45％，竹粉30-45％，填料1-15％，偶聯劑0.1-5％，擴鏈劑0.1-1％，潤滑劑0.1-5％，熱穩定劑0.1-5％，抗水解劑0.1-2％和抗氧劑0.1-2％；其中，所述聚羥基脂肪酸酯包括phb和p3hb4hb。

2.根據權利要求1所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，以聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料重量為100％計，所述聚羥基脂肪酸酯包括20-40％的phb和5-20％的p3hb4hb，優選所述聚羥基脂肪酸酯包括20-30％的phb和5-20％的p3hb4hb；優選地，所述p3hb4hb中4hb的摩爾含量為5-20％；更優選地，所述phb的重均分子量為50-90w，所述p3hb4hb的重均分子量為50-90w。

3.根據權利要求1或2所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，聚羥基脂肪酸酯為40-45％；和/或，所述竹粉為30-40％。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，所述填料為10-15％；和/或，

5.根據權利要求1-4中任一項所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，所述偶聯劑包括馬來酸酐類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑和鋁酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑中的一種或兩種以上；優選為鈦酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑，更優選所述鈦酸酯類偶聯劑和硅烷偶聯劑的質量比為0.5-3:0.5-2，優選為0.5-1:0.5-1。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，所述擴鏈劑包括環氧官能團擴鏈劑、噁唑啉型擴鏈劑、異氰酸酯類擴鏈劑和過氧化物中的一種或兩種以上；優選為環氧官能團擴鏈劑。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，所述潤滑劑包括低分子量的全降解聚酯和/或低分子量聚羥基脂肪酸酯。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料，其中，所述熱穩定劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、納米纖維素、納米蒙脫土和氣相二氧化硅中的一種或兩種以上，優選為硬脂酸鈣和/或硬脂酸鋅；和/或，

9.權利要求1-8中任一項所述的復合材料的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)加熱溫度為100-120℃，優選混合時間為20-30min。

11.根據權利要求9或10所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述造粒包括將步驟(1)得到混合料加入雙螺桿擠出機中進行熔融共混擠出造粒，優選擠出溫度為140-160℃，更優選轉速為200-350rpm。

12.根據權利要求9-11中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括將步驟(2)得到的粒子進行成型的步驟，優選將步驟(2)得到的粒子通過擠出、注塑、流延或壓鑄成型。

技術總結
本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種聚羥基脂肪酸酯竹粉復合材料及其制備方法。該復合材料包括如下重量百分比的原料：聚羥基脂肪酸酯30?45％，竹粉30?45％，填料1?15％，偶聯劑0.1?5％，擴鏈劑0.1?1％，潤滑劑0.1?5％，熱穩定劑0.1?5％，抗水解劑0.1?2％和抗氧劑0.1?2％；其中，所述聚羥基脂肪酸酯包括PHB和P3HB4HB。本發明采用聚羥基脂肪酸酯與竹粉的共混，通過配方設計提高了復合材料的力學性能和材料的加工性能，改善了聚羥基脂肪酸酯復合材料的綜合性能，克服了聚羥基脂肪酸酯結晶速度慢的缺點，同時保持了聚羥基脂肪酸酯的生物可降解性，并且減少了聚羥基脂肪酸酯的用量，大幅降低了成本。

技術研發人員：張衡,張威,韓龍,高攀
受保護的技術使用者：湖北微琪生物科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28