[發明專利]一種增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110303466.5
• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號: CN102321354A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 唐頌超;田雯;潘泳康;王慶海
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L23/06;C08L23/08;C08L53/00
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技術領域

本發明涉及一種增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料，更具體涉及一種增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料的組成和制備方法，屬于高分子共混、高分子成型加工領域。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一種具有優良的生物相容性和生物降解性的高分子材料，其合成原料乳酸來源于天然的可再生資源一淀粉發酵，擺脫了對不可再生石油資源的依賴，對可持續發展具有重要意義。聚乳酸不僅具有良好的生物相容性和生物降解性，而且具有良好的機械性能、透明性、疏水性和環境友好性。然而，聚乳酸還存在脆性高、沖擊強度差的弱點，這在一定程度上影響了它的廣泛應用。因此，為了擴大聚乳酸的使用范圍，可采用添加聚乙烯的方法對其進行增韌改性。

聚乙烯作為一種應用廣泛的熱塑性材料，主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及一些具有特殊性能的產品。聚乙烯具有優良的耐低溫性能和化學穩定性，其沖擊強度為LDPE＞LLDPE＞HDPE，而且LDPE和HDPE的粘度適中，加工流動性好。若將聚乳酸與聚乙烯進行復合，不但使其韌性大幅度改善，而且加工性能得以保持或提高，可獲得綜合性能優良的復合材料。若將少量聚乙烯添加到聚乳酸基體中后，聚乙烯分散相在受到外力作用時可充當應力集中體，從而達到增韌的目的。然而，非極性聚乙烯與極性聚乳酸的相容性差，在聚乳酸基體中不易分散均勻。因此，聚乳酸/聚乙烯體系的關鍵問題是二者的相容性問題，通常的方法是合成聚乳酸/聚乙烯嵌段共聚物(PE-b-PLLA)或線性低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物(LLDPE-g-(GMA-co-St))，以提高兩者的相容性。然而，合成上述相容劑的工藝繁瑣且難以控制。因此，對于復合材料的制備而言，采用一種更簡單的方法來提高聚乳酸與聚乙烯的相容性更具有實用價值。

相容劑的主要作用在于：一是使聚合物之間易于相互分散以得到宏觀上均勻的共混產物；二是改善聚合物之間相界面的性能，增加相間的粘合力，從而使共混物具有長期穩定的優良性能。以聚乳酸為例，向共混體系中加入帶有可反應性官能團(如環氧基團)的相容劑，與聚乳酸的端羧基或端羥基在相界面發生反應，生成在組成和結構上分別與聚乳酸相同或相近的共聚物，從而降低界面張力并增加兩相間的物理纏結，促使兩相分散得更均勻。

發明內容

本發明的目的在于改善聚乳酸的韌性和加工流動性，提供一種增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料及其制備方法，使得制備的增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料具有良好的韌性和加工流動性。該方法首先將聚乳酸、相容劑和聚乙烯在烘箱中烘干，然后將三者加入混合機中進行混合，最后將得到的混合物加入雙螺桿擠出機中進行熔融共混，制得增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料。此方法將聚乙烯添加到聚乳酸基體中作為分散相，起到了應力集中體的作用，并解決了聚乳酸和聚乙烯的相容性問題，從而改善了聚乳酸的韌性和加工流動性。

本發明所提出的增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料，是由包括如下組分和重量份數的原料制備的：聚乳酸50～80份；聚乙烯20～50份；相容劑6～16份。

所述的聚乳酸包括L-聚乳酸和D-聚乳酸中的一種或一種以上組合。聚乳酸在混合物中的用量為50～80重量份。

所述的聚乙烯具有增韌作用，在聚合物中起應力集中體的作用，可改善聚合物的力學性能和加工流動性。聚乙烯包括線性低密度聚乙烯，低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。聚乙烯可以是上述聚乙烯中的一種或一種以上組合。聚乙烯在混合物中的用量為20～50重量份。

所述的相容劑是一種三元嵌段聚合物，其分子鏈中的環氧基團能夠與聚乳酸分子中的端羧基或端羥基反應，從而起到了反應性增容的作用。相容劑包括乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯。相容劑可以是上述相容劑中的一種或一種以上組合。相容劑在混合物中的用量為6～16重量份。

本發明所提出的增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料的制備方法，具體是首先將聚乳酸、聚乙烯和相容劑用鼓風烘箱或真空烘箱進行干燥，然后將三者加入高速混合機或V型混合機中進行混合，最后將混合物加入雙螺桿擠出機中進行熔融共混，制得增韌聚乳酸/聚乙烯復合材料。