[發明專利]一種高性能可降解聚乳酸復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610300048.3
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN105949732B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 魯圣軍;胡孝迎;王彩紅;何敏;王君
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L79/08;C08L63/02;C08K5/526
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙)11362
• 代理人: 張梅

技術領域

本發明涉及高性能的高分子復合材料技術領域，特別是一種高性能可降解聚乳酸復合材料的制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是作為最具有前景的生物可降解材料之一，因具有較好的可再生性、可降解性、生物相容性、加工性能而被廣泛的應用于生物醫用、包裝、服裝、汽車行業、電子等重要的領域，聚乳酸是由生物質原料經發酵而成的小分子乳酸聚合而成的高分子材料，與傳統的石油基高分子材料相比，生物基聚乳酸最大優點是廢棄的聚乳酸材料可以在自然的條件下快速的降解，從而從根本上解決了“白色污染”問題，但是由于聚乳酸本身分子結構的特點而導致聚乳酸存在抗拉伸強度和抗沖擊強度較低、耐熱性差、吸水性差等缺點，這些缺點限制了聚乳酸在許多重要領域的應用。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種高性能可降解聚乳酸復合材料及其制備方法，本發明具有較高的抗拉伸強度和抗沖擊強度，此外，還具有較好的耐熱性、吸水性和易生物降解性。

本發明的技術方案：一種高性能可降解聚乳酸復合材料，由聚乳酸、聚酰亞胺酸、環氧樹脂、固化劑、抗氧劑和熱穩定劑組成；按質量份計算，包括89-100份的聚乳酸，0.5-11份聚酰亞胺酸，0-0.5份環氧樹脂，0-0.5份抗氧劑，0-0.5份熱穩定劑，0-0.5份固化劑。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料，按質量份計算，包括91份的聚乳酸，9份聚酰亞胺酸，0.4份環氧樹脂，0.5份抗氧劑，0.5份熱穩定劑， 0.5份固化劑。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料，所用的聚乳酸為半結晶性聚左旋乳酸或聚右旋乳酸。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料，所述環氧樹脂為環氧樹脂E51、環氧樹脂E44或環氧樹脂E55中的一種或幾種的組合。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料，所述抗氧劑為抗氧劑-1010、抗氧劑-1076或抗氧劑-1098中的一種或幾種組合。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料，所述熱穩定劑為三(壬基酚基)亞磷酸酯或環氧大豆油。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料，所述固化劑為乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、鄰苯二甲酸酐或馬來酸酐中的一種或幾種組合。

一種制備前述的高性能可降解聚乳酸復合材料的方法，其制備工藝包括如下步驟：取所述質量份的聚乳酸在40℃的條件下干燥4h，然后將干燥后的聚乳酸與所述質量份的聚酰亞胺酸、環氧樹脂、抗氧劑、熱穩定劑、固化劑在高速混合機中混合均勻，將混合物在擠出機上熔融擠出，將擠出物牽引至切粒機中切粒，將所得的粒料在80℃的條件下干燥4h，利用注塑機注塑成型為標準樣條，然后在樣條在90℃的條件下烘10h，使環氧樹脂完全固化。

前述的高性能可降解聚乳酸復合材料的制備方法，所述熔融擠出溫度和注塑成型溫度均為165-195℃。

有益效果：本發明通過在聚乳酸中添加少量的聚酰亞胺酸，并采用環氧樹脂E51作為相容劑，提高了聚乳酸材料的抗沖擊強度、抗拉伸強度、維卡溫度和吸水性。實驗證明：抗沖擊強度的平均值從2.4KJ/m²提高到了3.99KJ/m²，提高了66.25％，抗拉伸強度的平均值從60.54MPa提高到了75.83MPa，提高了25.25％,維卡溫度的平均值從53.24℃提高到了62.34℃，提高了17.09％，維卡溫度的平均值從53.24℃提高到了62.34℃，提高了 17.09％。此外，由于聚酰亞胺酸具有一定的吸水性，添加以后提高了聚乳酸材料的吸水性，有利于聚乳酸的生物降解。綜上所述，本發明制備的聚乳酸改性增強復合材料具有較高的抗拉伸強度、抗沖擊強度和維卡溫度，此外，還具有較好的吸水性和易生物降解性。

為進一步說明本發明的有益效果，發明人做了如下實驗：

對比例：

取聚乳酸100份，將稱好的聚乳酸在40℃的條件下烘4h,然后將干燥的聚乳酸粒料在165-195℃下熔融擠出，將擠出物牽引至切粒機中切粒，鼓風干燥箱烘干，在注塑機上注塑成標準樣條，注塑溫度165-195℃，將樣條在90℃的條件下烘10h，用所得到的樣條進行測試，力學性能、熱性能和吸水性數據如表1所示。

實驗例

將經實施例1-7制備得到的復合材料的樣條進行測試，其力學性能、熱性能和吸水性數據如表1所示。

表1 對比例1和實施例1-7所制得的樣條的測試結果