[發(fā)明專利]聚乳酸/聚苯乙烯增容共混材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105542412A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 龔興厚;高翔;陳業(yè)煌;廖晴雨;王敏;吳劍;劉北軍
• 申請（專利權）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L25/06;C08L25/14;C08L25/16;C08L51/04;C08L53/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術領域

本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種聚乳酸/聚苯乙烯增容共混材料 及其制備方法。

背景技術

聚乳酸（PLA）是一種可生物降解高分子材料，與傳統(tǒng)石油基高分子材料相比，聚乳 酸的合成原料是乳酸，可以由植物資源發(fā)酵得到，使用后能在自然環(huán)境作用下降解，不污染 環(huán)境，這對于保護環(huán)境和節(jié)省石油資源具有很大意義。但由于聚乳酸具有性脆、熔體粘度 低、合成成本高昂等缺點，因此需要對其進行共混或共聚進行改性。苯乙烯類樹脂是不可降 解的塑料或彈性體，通過將聚乳酸與不同種類的苯乙烯類樹脂共混，可以獲得滿足不同性 能需求的共混材料。

苯乙烯類樹脂和聚乳酸兩相相容性差，相界面相互作用力弱，往往導致共混物拉 伸強度、模量和沖擊強度大幅下降，為了提高兩者相容性，需要加入合適的增容劑提高共混 材料的力學性能。但現有的增容劑還遠遠達不到顯著提高聚乳酸/聚苯乙烯共混物相容性 和力學性能的目的。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種增容效果顯著、簡便易行、成本較低的 聚乳酸/苯乙烯類樹脂增容共混材料及其制備方法。

本發(fā)明的聚乳酸/苯乙烯類樹脂增容共混材料，由聚乳酸、苯乙烯類樹脂以及增容 劑共混而成，所述增容劑為苯乙烯類單體和丙烯酸酯類單體按質量比100：（20~40）進行乳 液聚合得到的共聚物。

上述方案中，聚乳酸與苯乙烯類樹脂的質量比為100:（5~40），聚乳酸與增容劑質 量比為100：（0.1~1）。

聚乳酸可以為左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和消旋聚乳酸中的一種，苯乙烯類樹脂為 聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 三元共聚物中的一種。

本發(fā)明的聚乳酸/聚苯乙烯增容共混材料的制備方法，包括以下步驟：

一次混合，將聚乳酸、聚苯乙烯和增容劑進行機械混合；

二次共混，將初步混合好的聚乳酸、聚苯乙烯和增容劑進行熔融共混。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述一次混合采用高速分散機混合，混合時間1~10分 鐘。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述二次共混采用單螺桿擠出機，料筒溫度為160~240 ℃，螺桿轉速40~200轉/分。

作為一種優(yōu)選，還包括：在一次混合之前，將所述聚乳酸和聚苯乙烯在70~120℃ 下，增容劑在50~70℃下分別干燥8~15小時。

本發(fā)明所使用的增容劑能使苯乙烯類樹脂在聚乳酸中產生良好的分散和界面粘 結。本發(fā)明共混材料中塑料相的分散尺寸處于微米級以下的水平，所以聚乳酸降解后，殘留 于環(huán)境中的塑料組分易于被自然界分解。因而本發(fā)明中的聚乳酸/苯乙烯類樹脂可以在包 裝、建筑、環(huán)境治理、農業(yè)生產等領域中大范圍的代替聚乳酸使用。

本發(fā)明上述的聚乳酸/聚碳酸酯增容共混材料及其制備方法至少具有如下優(yōu)點：

（1）材料主體采用聚乳酸/聚苯乙烯共混，提高了材料的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度 和缺口沖擊強度，提高了聚乳酸的熔體強度。

（2）采用苯乙烯類單體與丙烯酸酯類單體的共聚物進行增容，增容效率高，增容劑 用量少。

（3）反應條件簡單，加工工藝容易實現。

（4）綜合地降低了聚乳酸制品的物料成本和工藝成本。

附圖說明

圖1，聚乳酸與聚苯乙烯共混材料沖擊斷面的掃描電鏡照片，聚乳酸與聚苯乙烯質 量比=100:20；

圖2，實施例1聚乳酸，聚苯乙烯與相容劑質量比=100：20：0.5共混材料沖擊斷面的掃描 電鏡照片；

圖3，圖2的局部放大圖片。

從圖1中可以看出，沒有加相容劑時，聚苯乙烯分散相呈5~20微米的球形顆粒（或 是顆粒被拔出后留下的凹痕）分散于聚乳酸中，且表面光滑，說明聚苯乙烯與聚乳酸相容性 不好。從圖2中可以看出添加了0.5的相容劑后，聚苯乙烯與聚乳酸相容性得到了極大的改 善，在圖中難以看到聚苯乙烯的分散相，在更高的放大倍數下可以看到聚苯乙烯顆粒尺寸 大多處于2微米以下（圖3），且顆粒表面或凹痕內面都可以很明顯的看到：兩相間因為強的 相互粘接而產生了塑性形變。

具體實施方式

實施例1

本發(fā)明提供的增容劑由以下重量配比準備原料，聚合方法為無皂乳液聚合：

苯乙烯100

丙烯酸甲酯20