[發明專利]聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110127255.0
• 申請日: 2011-05-17
• 公開（公告）號: CN102260405A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 程曉春;金葉玲;盧玉獻;吳潔;陳靜
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08G63/08;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明涉及一種聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料的制備方法，具體涉及一種利用熔融共混法制備聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料的制備方法。

背景技術

聚乳酸是第一個形成商業化規模的可再生生物基材料，然而在許多應用領域，聚乳酸材料的使用受到了自身機械性能和耐熱性能的限制，需要通過改性來滿足使用要求。

中國專利申請（公開號CN?1810878A）公開了一種纖維狀納米粘土/聚乳酸復合材料的制備方法，通過活性納米粘土（包括凹凸棒石粘土）與乳酸單體原位聚合的方法制備復合材料，以提高聚乳酸的沖擊強度和耐熱性能。與此類似的技術是采用經十六烷基三甲基溴化銨有機化處理的凹凸棒石粘土與丙交酯的原位聚合，制備了納米凹凸棒土/聚乳酸復合材料（莊韋等.?原位聚合法制備納米凹凸棒土/聚乳酸復合材料.?復合材料學報，2010，27（4）：45-51）；同樣使用十六烷基三甲基溴化銨有機化處理凹凸棒石粘土，再進一步和實驗室真空封管聚合制得的聚乳酸進行熔融復合，該研究技術也以論文形式發表（莊韋等.?熔融復合法制備聚乳酸/凹凸棒土納米復合材料.?非金屬礦，2009，32（6）：13-16）。

聚合物基粘土復合材料是目前的研究熱點，既有助于改善聚合物的材料性能，又拓展了粘土這一天然資源的高附加值應用。但是，粘土本身的結構特點決定了它只有在聚合物基體中充分分散和良好相容才能起到對聚合物有效的改性作用。

在現有技術中沒有發現利用商品聚乳酸和表面經低聚乳酸接枝修飾的凹凸棒石粘土的熔融共混法制備機械性能和耐熱性能得到有效改善的聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料的方法。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料的制備方法，利用商品聚乳酸和表面經低聚乳酸接枝修飾的凹凸棒石粘土的熔融共混法制備，改善凹凸棒石粘土在聚乳酸基體中的分散狀況和相容性，有效提高聚乳酸的機械性能和耐熱性能，拓展聚乳酸的應用范圍。

本發明的技術解決方案是：該復合材料利用商品聚乳酸和表面經低聚乳酸接枝修飾的凹凸棒石粘土熔融共混制備，包括以下步驟：（1）丙交酯在乙酸乙酯中重結晶精制；（2）精制丙交酯、丙交酯開環反應催化劑、凹凸棒石粘土和溶劑的混合體系在氮氣保護下于140℃進行丙交酯開環反應以獲得表面經低聚乳酸接枝修飾的凹凸棒石粘土；（3）表面接枝凹凸棒石粘土和聚乳酸切片經混合配料、干燥、熔融共混擠出得聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料。

其中，聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料的制備方法包括以下具體步驟：

（1）丙交酯精制：丙交酯加入乙酸乙酯中，80℃攪拌使其充分溶解，棄去不溶解殘渣后的溶液采用程序降溫的方法逐步降低溶液的溫度至室溫，時間為3小時，丙交酯呈白色針狀結晶沉淀析出，經過濾得到沉淀析出的丙交酯濾餅，濾液可回收蒸餾再用，濾餅重復上述精制操作，共計5次，精制的丙交酯晶體置于真空干燥箱中于50℃、-0.09Mpa真空度條件下干燥24小時；

（2）凹凸棒石粘土表面接枝：首先，向反應器中加入經105℃、-0.09MPa真空度條件下干燥處理6小時的凹凸棒石粘土，質量為丙交酯質量的30～50%；其次，反應器中加入丙交酯開環反應催化劑辛酸亞錫，辛酸亞錫質量為丙交酯質量的0.02～0.04%；然后，反應器中加入適量的溶劑乙苯，乙苯質量為丙交酯質量的1000%，攪拌2分鐘后超聲振蕩0.5小時；接著，向反應器中加入一定質量的精制丙交酯，并通入干燥的高純氮氣作為保護氣氛，迅速加熱到120℃，充分攪拌使丙交酯溶解，再升溫到140℃，在恒溫攪拌下進行丙交酯開環反應24～48小時，丙交酯開環反應得到低聚乳酸接枝修飾的凹凸棒石粘土；最后，反應完畢，將溶液冷卻至室溫，放入離心機中高速離心，棄去上層清液，向下層沉淀中加入一定質量的二氯甲烷，攪拌，高速離心，重復該操作，共計3次，上層清液回收蒸餾再用，將得到的表面接枝凹凸棒石粘土沉淀物于80℃、-0.09MPa真空度條件下干燥12小時；

（3）聚乳酸/凹凸棒石粘土熔融共混：將上述制得的表面接枝低聚乳酸的凹凸棒石粘土和聚乳酸切片按確定質量比例混合均勻，凹凸棒石粘土和聚乳酸的比例是0.5～4:100質量份數，混合好的配料于60℃、-0.09MPa真空度條件下干燥4小時，再在雙螺桿擠出機中于180～190℃熔融共混擠出得聚乳酸/凹凸棒石粘土復合材料。