[發明專利]一種聚乳酸復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010291981.1
• 申請日: 2010-09-26
• 公開（公告）號: CN102408688A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 周翔磊;祝學遠;李江輝;豆江宏;何曉斌
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08K9/06;C08K7/14;C08K13/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于生物降解復合材料領域，尤其涉及一種聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸（PLA）是一種可生物降解聚合物，來源于可再生的淀粉類資源，具有優良的生物相容性、抗菌性、機械性能和加工性能，是目前最具有應用前景的環保型塑料。但是PLA質硬且韌性不足，抗沖擊性能差、耐熱性也較差，目前多數公司還是把其改性應用在包裝材料方面。

聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）是己二酸、對苯二甲酸和丁二醇三元共聚形成的脂肪族-芳香族共聚酯，最終可在標準的土壤或堆肥條件下轉化為二氧化碳（CO₂）、水和生物質，且其轉化速度較快。PBAT具有較強的韌性和良好的熱穩定性，但其機械性能較差。采用PBAT可以改善PLA的韌性，但會大大降低共混體系的力學強度；且PLA/PBAT共混物為一個不相容的兩相體系，其中PBAT以大約300nm左右分散于PLA基體中。

現有技術中選用高反應活性低聚物（HO）對PLA/PBAT不相容共混物的相容性進行改善，HO分子中含有高反應活性的異氰酸酯官能團，通過原位共聚，在相界面處起到乳化劑的作用，降低表面張力，從而提高PLA與PBAT的相容性。但是該方法得到的PLA/PBAT體系中含有異氰酸酯官能團，復合材料的制作過程中需要使用有毒物質，因此其應用受到限制。

現有技術中還公開了一種增容劑，將該增容劑加入PLA/PBAT共混體系中，從而改善PLA與PBAT的相容性；該增容劑為聚己內酯（PCL）。通過在PLA/PBAT共混體系中引入PCL，能提高共混物的沖擊強度、拉伸強度和拉伸彈性模量；但是，該方法得到的PLA/PBAT體系仍然存在機械性能和耐熱性較差的缺陷。

發明內容

本發明解決了現有技術中存在的PLA/PBAT復合材料機械性能和耐熱性差的技術問題。

本發明提供了一種聚乳酸復合材料，所述聚乳酸復合材料中含有聚乳酸、聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯、相容劑和玻璃纖維；其中所述玻璃纖維為經過硅烷偶聯劑表面處理的玻璃纖維。

本發明還提供了所述聚乳酸復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1）用硅烷偶聯劑對玻璃纖維進行表面處理；

2）將聚乳酸、聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯和相容劑混合均勻，得到預混物；將預混物與步驟1）的產物混合均勻、共擠出，得到所述聚乳酸復合材料。

本發明提供的聚乳酸復合材料，能完全降解，其中PLA與PBAT具有良好的相容性，使得本發明的聚乳酸復合材料既具有PLA的機械性能和加工性能，又具有PBAT的韌性和熱穩定性；本發明的聚乳酸復合材料中通過采用硅烷偶聯劑處理的玻璃纖維，使聚乳酸復合材料具有較高的機械性能和耐熱性能。????

具體實施方式

本發明提供了一種聚乳酸復合材料，所述聚乳酸復合材料中含有聚乳酸、聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯、相容劑和玻璃纖維；其中所述玻璃纖維為經過硅烷偶聯劑表面處理的玻璃纖維。

本發明的發明人通過大量實驗發現，本發明中，通過相容劑改善PLA/PBAT共混體系的相容性，使本發明的聚乳酸復合材料同時具有PLA的機械性能和PBAT的韌性、熱穩定性；另外，本發明中通過引入硅烷偶聯劑處理的玻璃纖維，一方面保證玻璃纖維與PLA、PBAT具有良好的相容性，另一方面提高聚乳酸復合材料的力學強度，抗沖性能，從而使本發明的聚乳酸復合材料具有良好的機械性能；另外，耐熱性能也得到較大改善。

本發明中，通過對玻璃纖維進行硅烷偶聯劑表面改性，從而提高玻璃纖維與PLA、PBAT的相容性。其中，所述硅烷偶聯劑為本領域技術人員公知的具有活性反應基團的硅烷，通過硅烷上的活性反應基團從而實現與其他物質的化學結合。本發明中，PLA上具有端羥基和端羧基，PBAT上具有端羧基，為提高玻璃纖維與PLA、PBAT的相容性，所述硅烷偶聯劑優選采用含有氨基、羰基、羧基或環氧基的硅烷偶聯劑。本發明中，所述硅烷偶聯劑可直接采用商購產品，例如可以采用KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171，A186中的至少一種。

玻璃纖維用于PLA體系中能提高PLA的耐熱性，隨著玻璃纖維含量的增加，材料模量的提高，增強PLA的熱變形溫度也隨之增高。但是由于玻璃纖維與PLA、PBAT具有較差的相容性，因此本發明中采用的玻璃纖維為經過表面改性處理的玻璃纖維。所述玻璃纖維的直徑為8-20μm，玻璃纖維的長度為2-3mm。本發明中，所述玻璃纖維可直接采用商購產品。