[發明專利]一種抗沖擊、耐形變的改性聚乳酸材料的制備方法

在審

• 申請號: 201310468059.9
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN104559092A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 魯建新;宮克難;賈宇沖
• 申請（專利權）人: 黑龍江鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L51/06;C08K5/00;C08K5/11;C08K5/134;C08K5/526;B29C47/92
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技術領域

本發明屬于材料科學中的高分子復合材料領域，涉及一種利用增韌劑及增塑劑對聚乳酸進行改性，并通過對填料配比、擠出中助劑的添加及擠出及注塑工藝控制，制備出抗沖擊、耐熱性好且回收處理方便的復合材料的方法。本發明方法所制備的聚乳酸復合材料，改善了聚乳酸的脆性、易斷裂性、耐熱性，解決了PLA與填料的分散性及相容性差的問題。本發明所涉及為聚乳酸的共混改性，操作方法簡便，適用于實驗室制備及產業化生產，所制備材料具有優良的韌性、耐形變性，擴大了聚乳酸的使用范圍。

背景技術

聚乳酸(PLA)具有優良的生物相容性和可生物降解性。PLA這種線型熱塑性生物可降解脂肪族聚酯是以玉米、小麥、木薯等一些植物中提取的淀粉為最初原料,經過酶分解得到葡萄糖,再經過乳酸菌發酵后變成乳酸,然后經過化學合成得到高純度聚乳酸。聚乳酸制品廢棄后在土壤或水中，30天內會在微生物、水、酸和堿的作用下徹底分解成CO₂和H₂O,不會對環境產生污染，因而是一種完全自然循環型的可生物降解材料。

聚乳酸（PLA）相比于其它生物可降解材料，PLA?力學強度較高，生物相容性好，生物降解后產物對環境友好。?然而，PLA?本身為線性均聚物，存在質脆、韌性差等缺陷，即使通過對分子量及其分布的調節，單純?PLA?分子結晶度仍然較低，材料的耐熱性和力學性能不夠。另外，由于聚乳酸材料屬于脂肪族聚酯，端基含有大量的-COOH及-OH基團，活潑氫容易導致分子量降低，在光、熱及潮濕環境下容易發生材料降解，因此使用壽命也是限制PLA材料的應用范圍的因素之一。單獨的聚乳酸受力發生形變時易斷裂，柔性較差，限制了其應用范圍，因此對聚乳酸的耐形變性及韌性的改進，亦十分有必要。?

目前，PLA?改性的研究主要集中在將纖維作為增強增韌材料填充在?PLA?中，?形成相容性好的復合材料。?通過接枝、偶聯等化學方法，在提高?PLA?均聚物結晶度的同時，有效改善?PLA?的力學性能。?

發明內容

針對聚乳酸的耐形變性差，韌性低的問題，本發明提出了一種抗沖擊、耐形變的改性PLA材料的制備方法。通過添加增塑劑及增韌劑、以及對擠出成型工藝的控制，最終獲得抗沖擊、耐形變的改性聚乳酸材料。

具體技術方案如下：

一、配方組分配比：

一種抗沖擊、耐形變的改性PLA材料，物料及配比如下（質量比）：聚乳酸（分子量20000~200000，烘干）70~80%；增塑劑10~20%；增韌劑5~10%；抗氧劑（主抗氧劑：胺類或酚類的一種，輔助抗氧劑：亞磷酸酯、含硫協效劑中的一種）0.5~1%；偶聯劑0.5%。

二、增塑劑的選取：

本專利聚乳酸的增塑采用在體系中引入增塑劑的方法，包括不同分子量的聚乙二醇、鄰苯二甲酸二辛酯、聚乳酸的低聚物、三乙酸甘油酯、桿檬酸甘油酯等。本專利選取乙酰檸檬酸三丁酯(ATBC)增塑聚乳酸，增塑劑的加入使得聚乳酸的吸水率降低，不但可以提高材料塑性，而且改性后聚乳酸的降解性也有所下降。

三、增韌劑的選取：

本專利通過引入第二組分的方法增韌聚乳酸，乙稀-醋酸乙稀共聚物(EVA)由于其獨特的韌性特性而被選用作為多種聚合物的增韌劑。而作為熱塑性彈性體之一的乙烯-辛烯(POE)共聚物也被認為是較好的增韌劑。聚乳酸的增韌在引入第二組分的情況下，較大程度的提高聚乳酸的韌性，主要體現在沖擊強度與延展性的增加，而這恰好改變了聚乳酸韌性較差，脆性較大的不足之處。但增韌聚乳酸由于引入了第二組分，增加了相界面，第二組分也同樣為高分子聚合物，故二者的相容性差異也是需要考慮與解決的問題。本專利選擇加入接枝共聚物（馬來酸酐接枝POE），即共有與兩種聚合物親合力較大的兩性物質，可以改變兩相相容性較差的問題，可起到良好的相容增韌作用。

四、擠出及后處理：

將一定配比的物料經高混機共混均勻后經雙螺桿擠出機擠出、水冷、風冷、切粒及脫水、均化。料粒擠出后，在80~120℃條件下烘干2~3小時。

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具體實施方式：

具體實例1

1、取聚乳酸79%、乙酰檸檬酸三正丁酯15%、抗氧劑（1010：168=2：3）0.5%、KH-550?0.5%、JPOE?5%經高混機進行共混；

2、將混合均勻的物料加入主料口進行擠出，擠出工藝參數如下：

料筒溫度：40℃