[發明專利]一種高性能聚乳酸復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310054418.6
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103113729A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 楊桂生;費彬
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L69/00;C08L67/02;C08K5/526;C08K5/134;C08K5/13
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

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技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種高性能的聚乳酸(PLA)復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸完全可以來源于可再生資源，徹底擺脫了對石油資源的依賴，它還有著光澤度高、透明度高、回彈性和卷曲持久性好、抗油性和染色性能好、可燃性低、對人體無毒害等優點。

聚乳酸(PLA)以其良好的生物降解性和較高的機械性能得到了科學界和工業界的廣泛關注。但是與目前工業上廣泛應用的石油基工程塑料相比，PLA的脆性以及較差的耐熱性卻大大限制了它的廣泛應用。

?現有技術中，有通過加入聚碳酸酯（PC）來改進PLA的抗沖擊性和耐熱性，但效果不明顯，PLA的脆性與耐熱性能仍沒有得到改善。

也有通過加柔性組分丁烯己二酸-co-對苯二酸酯（PBAT）來增加PLA材料的柔韌性，但存在著韌性改善不佳、PLA與PBAT之間不相容，使得改性后的PLA復合材料韌性仍不夠的問題。

PBAT與PLA不相容，但可以與PC任意比例互溶，因此可先在體系中加入催化劑來改善PLA與PBAT的相容性，使PLA與PBAT在催化劑的催化作用下先反應生成PLA-co-PBAT共聚物，共聚物改善了PLA與PBAT的相容性，使PBAT在PLA中形成均勻細小的分散相，然后再從擠出機后段加入PC進行共混，最終形成多分散的海島結構，而獲得高性能的PLA/PBAT/PC復合材料。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種高性能的聚乳酸(PLA)復合材料及其制備方法，使得制得的聚乳酸復合材料的熱穩定性和韌性好。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現，一種高性能的聚乳酸復合材料，由下列組分按重量百分比制備而成：

????聚乳酸(PLA)?????????????????????30-90份

聚碳酸酯（PC）??????????????????10-50份

丁烯己二酸-co-對苯二酸酯(PBAT)??1-20份

催化劑??????????????????????????0.1-2份

抗氧劑??????????????????????????0.1-10份。

所述的聚乳酸(PLA)為L-乳酸、D-乳酸中至少一種制備而成，其重均分子量為100000g/mol-120000g/mol。

所述的聚碳酸酯（PC）為芳香族聚碳酸酯，其重均分子量為100000g/mol-120000g/mol。

所述的丁烯己二酸-co-對苯二酸酯(PBAT)的重均分子量為35000g/mol-50000g/mol。

所述的催化劑為過氧化二異丙苯(DCP)，其在180℃下的半衰期為0.4min。

所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基?)亞磷酸苯酯?（簡稱168）、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯?（簡稱1010）和?1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基）苯（簡稱1330）中的至少一種。

制備上述高性能的聚乳酸復合材料的方法，包括以下步驟：

（1）按配比稱取干燥的聚乳酸、聚碳酸酯及丁烯己二酸-co-對苯二酸酯與催化劑、抗氧劑，一起通過高速混合機攪拌10～12分鐘，形成混合物料；

（2）將混合好的混合物料投入到雙螺桿擠出機的料斗中，經熔融反應，在第三區、第四區或第五區處通過側位加料的方式加入干燥的聚碳酸酯，然后經擠出、造粒得聚乳酸復合材料。

所述的雙螺桿擠出機的各區溫度為170-300℃，螺桿轉速為150-400r/min。

本發明制備方法中需要先將聚乳酸與聚碳酸酯進行干燥處理，其中聚乳酸在80℃下干燥烘干8小時，聚碳酸酯在100℃下干燥烘干6小時。

本發明具有下列有益效果：

1、由于PLA與PBAT不相容，但PBAT可以與PC進行任意比例互溶，故可先在體系中加入催化劑來改善PLA與PBAT的相容性，再與PC共混以獲得高性能的PLA/PBAT/PC復合材料。

2、本發明的催化劑DCP使PLA與PBAT先反應生成PLA-co-PBAT共聚物，從而改善了PLA與PBAT的相容性，使PBAT在PLA中形成均勻細小的分散相。

3、本發明通過側位喂料法，使得聚乳酸復合材料最終形成多分散的海島結構，提高了其強度與韌性。

4、通過本發明的方法制備的聚乳酸復合材料兼具高強度、高韌性、耐熱性等性能，滿足IT、通訊、電子、汽車等領域對工程件的要求。