[發明專利]一種硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610209656.3
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105820522B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 楊繼年;楊雙萍;朱金波
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/06;C08K9/04;C08K7/08;C08J3/22
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙)34119
• 代理人: 程篤慶,黃樂瑜

技術領域

本發明涉及聚乳酸技術領域，尤其涉及一種硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸復合材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸是(PLA)一種人工合成的熱塑性樹脂，具有優異的生物相容性和可吸收性，在生物醫學領域應用廣泛。PLA具有的植物原料的可再生性和可完全生物降解的特性，決定了其在日常生活和工業領域同樣具有巨大的應用潛力。然而，PLA的柔韌性很差、沖擊韌性低和尤為明顯的低溫脆性，在很大程度上限制了其產品的應用領域。盡管諸多文獻表明，通過添加增塑劑或引入熱塑性彈性體是提高其韌性最有有效的手段，但往往是以犧牲材料的強度和剛度為代價的。

硫酸鈣晶須是一種由人工合成的無機晶須，具有優異的物化和力學性能，且尺寸微細，易與聚合物復合，在增強增韌的同時不會顯著影響熔體的流動性。其作為新型無機材料，市場前景極為廣闊，已成為性價比最高的晶須材料之一，廣泛應用于制備聚合物復合材料，以提高其強度和韌性。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸復合材料及其制備方法，本發明采用適當表面預處理的硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸，使硫酸鈣晶須在聚乳酸基體中均勻分散，提高聚乳酸的沖擊韌性、抗拉強度，改善其加工性能，

本發明提出的一種硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸復合材料，其原料按重量百分比包括：聚乳酸49～89.9％，復合母料10～50％，抗氧劑0.1～2％；其中復合母料為采用表面處理后的硫酸鈣晶須進行改性聚乳酸。

優選地，復合母料中，表面處理后的硫酸鈣晶須的含量為48～52wt％，優選為50wt％。

優選地，復合母料的制備方法如下：將聚乳酸溶于四氫呋喃中，再加入表面處理后的硫酸鈣晶須，攪拌2～4h得到混合懸浮液；將混合懸浮液倒入無水乙醇中進行沉淀，然后洗滌，冷凍干燥，粉碎得到復合母料。

優選地，復合母料的制備方法中，表面處理后的硫酸鈣晶須與聚乳酸的重量比為1：1.5～2.5，優選為1：2。

優選地，表面處理后的硫酸鈣晶須的制備方法如下：將偶聯劑加入無水乙醇中混合均勻得到混合溶液；將硫酸鈣晶須加入混合溶液中使其完全浸潤，升溫至48～52℃，接著攪拌2～4h，然后抽濾，洗滌，真空干燥得到表面處理后的硫酸鈣晶須。

優選地，偶聯劑與硫酸鈣晶須的重量比為1.5～2.5：100，優選為2：100。

優選地，偶聯劑為硅烷偶聯劑KH550、硅烷偶聯劑KH560、硬脂酸中的一種或兩種以上組合物。

優選地，硫酸鈣晶須的平均直徑為1～8μm，平均長度為30～200μm，平均長徑比為10～200。

優選地，聚乳酸的熔融指數為10～20g/10min，密度為1.0～1.5g/cm³。

優選地，聚乳酸的熔融指數為15g/10min，密度為1.25g/cm³。

優選地，抗氧劑為Irganox1010和/或Irgafos168。

本發明還提出的上述硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸復合材料的制備方法，將聚乳酸、復合母料和抗氧劑混合后，置于雙螺桿擠出機中進行熔融共混擠出造粒，然后水冷，風干后得到硫酸鈣晶須增強增韌聚乳酸復合材料。

優選地，熔融共混擠出造粒過程中，雙螺桿擠出機從料口到機頭的各段溫度依次為145～155℃、170～180℃、178～182℃、183～187℃、172～178℃，優選為150℃、175℃、180℃、185℃、175℃。

硫酸鈣晶須與α-Al₂O₃晶須、β-SiC晶須、K₂Ti₆O₁₃晶須相比，其價格優勢非常明顯，僅為α-Al₂O₃晶須、β-SiC晶須的1％，也不到K₂Ti₆O₁₃晶須的三分之一；雖然CSW的抗拉強度和模量相對較低，但也要遠高于工程塑料的力學性能，因此廣泛用于增強增韌改性聚合物復合材料。