[發明專利]一種增強增韌聚乳酸材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710160260.9
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107033563B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 姚進;毛龍;肖曉;朱和平;柯勝海;馮正洋;鄭思潔;劉靜怡
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L75/06;C08K9/10;C08K3/22;C08K7/00;C08G63/08;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/32
• 代理公司: 35222 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 楊唯<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明提供一種增強增韌聚乳酸材料及其制備方法，涉及高分子材料領域。該制備方法包括：將層狀雙羥基金屬氧化物、ε?己內酯混合后得到反應物，開環聚合反應得到聚己內酯改性物。將聚己內酯改性物與二異氰酸酯進行加聚反應得到預聚體。將預聚體與擴鏈劑反應得到聚氨酯改性物。將聚氨酯改性物與聚乳酸熔融共混得到增強增韌聚乳酸材料。聚氨酯改性物中的柔性鏈段提高了材料的彈性和柔順性，且其含有的剛性鏈段提高了材料的強度和耐熱性，最終提高材料整體力學性能。片層結構的層狀雙羥基金屬氧化物分散在基材中，提高材料的彎曲強度和拉伸強度，且其具有的“錨定效應”可以避免簡單的物理共混容易發生的改性劑相容性和遷移問題。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，且特別涉及一種增強增韌聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)材料作為一種完全可生物降解的脂肪族聚酯，具有優異的生物相容性和剛度。這種線型熱塑性生物可降解脂肪族聚酯以玉米、小麥、木薯等植物中提取的淀粉為最初的原料，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。PLA材料具有良好的力學強度、熱塑性、成纖性以及透明性等，適用于多種加工方法，被認為是最理想的石油基塑料的替代材料。由乳酸制備的聚乳酸可在自然環境中經微生物降解為二氧化碳和水，對環境無污染，在醫用、農用及通用塑料等領域應用廣泛。同時聚乳酸也存在一些較為明顯的缺點：(1)聚乳酸由于主鏈酯基的極性和側甲基的位阻，導致鏈段剛性較大，抗沖擊性能差；(2)聚乳酸存在著結晶速率慢，結晶缺陷多等問題，進一步惡化了其力學性能等，限制了PLA材料在通用塑料領域的廣泛應用。

通常可以和其它柔性高分子材料進行共聚、共混和復合等改性方法來改善PLA材料的韌性，但PLA材料與大部分高分子材料的相容性較差，物理共混條件下對PLA材料的性能改變有限。而一些改性劑，如聚乙二醇等，對PLA具有良好的增塑效果，能有效提高PLA的韌性。但改性劑的分子量低，熱穩定性差，在使用過程中會緩慢遷移到材料表面，且容易與PLA發生相分離導致材料韌性下降，不能起到長效的增塑效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種增強增韌聚乳酸材料的制備方法，此制備方法操作簡單，容易實現，適用于工業化大規模生產。

本發明的另一目的在于提供一種增強增韌聚乳酸材料，該材料具有良好的韌性和強度，且抗沖擊和拉伸能力強，材料的性能穩定，整體力學性能優良。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種增強增韌聚乳酸材料的制備方法，其包括以下步驟：

將層狀雙羥基金屬氧化物、ε-己內酯混合后得到反應物，然后升溫至100～140℃，在催化劑的作用下進行開環聚合反應得到聚己內酯改性物。

將聚己內酯改性物與二異氰酸酯進行加聚反應得到預聚體，將預聚體與擴鏈劑反應得到聚氨酯改性物。

將聚氨酯改性物與聚乳酸熔融共混得到增強增韌聚乳酸材料。

本發明提出一種增強增韌聚乳酸材料，其根據上述制備方法制備得到。

本發明的增強增韌聚乳酸材料及其制備方法的有益效果是：

層狀雙羥基金屬氧化物(LDHs)是一種無機層狀納米粒子，具有尺寸小、表面積大、易產生表面效應等特點，能夠提高材料的韌性，改善材料的相容性，且能夠提高材料的尺寸穩定性和加工流動性等。