[發明專利]一種高韌性耐熱型全生物降解聚乳酸材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710222593.X
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106916424A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 鄒國享;屈鑫;趙彩霞;吳蓉;李錦春
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08L23/08;B29C47/92
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種高韌性全生物降解聚乳酸材料及其制備方法，屬于高分子材料加工改性領域。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一種重要的乳酸衍生物，是以乳酸為單體經化學合成或生物合成得到的一類高分子材料，無毒無刺激性，具有優良的生物相容性，可被生物分解吸收，可塑性強，易加工成型。它易被自然界中的多種微生物或動植物體內的酶分解代謝，最終形成水和二氧化碳，不污染環境，因而被認為是最有前途的可生物降解的高分子材料之一。其最大的優點是可再生性和可降解性?？稍偕允沟盟纳a不依賴于石油，不會隨石油價格而過度波動，使得聚乳酸工業有很好的可持續發展能力；而可降解性則保證了聚乳酸是一種環境友好材料，可減緩目前塑料制品所帶來的白色污染問題，因此聚乳酸材料的研究受到產業界的廣泛關注。

雖然聚乳酸材料具有良好的成型加工性能，但聚乳酸分子鏈柔性較差，運動能力較弱，因此加工過程在剪切的作用下分子鏈取向不易解除，所以聚乳酸制品雖然強度較高，但韌性較差，制品較脆，易開裂。且由于聚乳酸結晶度低，使得其耐熱溫度只有60℃。

為了提高聚乳酸制品的韌性，拓寬其應用領域，不同的彈性體常用來與聚乳酸共混，現在主要可用于增韌的彈性體有：生物降解聚酯、共聚酯、核殼共聚物、丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸環氧丙酯三元共聚物等。但隨著增韌劑的加入，聚乳酸材料的強度也隨之下降，特別是當增韌劑的用量超過30％時，聚乳酸材料的拉伸強度會大幅下降。專利CN104559097A以乳酸-二元酸二元醇共聚物為增韌劑來提高聚乳酸的韌性，添加量為5-20wt％，但隨著乳酸-二元酸二元醇共聚物用量的增加，材料的斷裂伸長率在增加的同時其拉伸強度迅速下降到30MPa左右，且乳酸-二元酸二元醇共聚物目前并不是工業化的產品。專利CN102942772A制備了一種核殼共聚物為增韌劑，它是由丁二烯-苯乙烯共聚物為核，甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸環氧丙酯共聚物為殼的核殼結構共聚物。但當增韌后的聚乳酸斷裂伸長率達到200％時，其拉伸強度已下降到40MPa，且此核殼結構共聚物不是可完全生物降解的材料，因此會影響聚乳酸的降解能力。專利CN105315632A制備了一種以對苯二甲酸乙二醇酯為基體的共聚酯，并以此共聚酯為增韌改性來提高聚乳酸的韌性，但改性后的聚乳酸材料的斷裂伸長率僅為50％，韌性依然較差。

綜上所述，以前所公開的專利中增韌聚乳酸所采用的增韌劑部分是不可降解的有機物或是增韌效果較不佳，這將導致聚乳酸材料的環境友好性下降；或是增韌改性后其強度會大幅下降，限制了用途。本發明所公開的是一種高韌性耐熱型全生物降解聚乳酸材料及其制備方法。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種具有良好效果的增韌聚乳酸的制備方法，

本發明提供了一種高韌性耐熱型全生物降解聚乳酸材料，由下列重量份數的原料組成：

其中所述的擴鏈劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯

其中所述的右旋聚乳酸分子量為4000-7000g/mol。

上述一種增韌聚乳酸的制備方法，按照如下步驟進行：將聚乳酸、右旋聚乳酸、的聚(對苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)酯、擴鏈劑通過特制的雙螺桿擠出熔融共混，擠出造粒，擠出溫度為160-195℃。

該擠出機經過改良，主要是加強了螺桿在熔融段的混合強度，降低螺桿后段的剪切強度。這種方法可使得聚乳酸的結晶速率大幅提升，增加其結晶度，細化聚乳酸的晶粒尺寸，提高其尺寸穩定性能和耐熱性能，并提高聚乳酸制品的力學性能。用該方法所制備的增韌聚乳酸依然具備完全生物降解特性，使得該增韌聚乳酸更具有吸引力。

在雙螺桿中擠出時溫度為160-195℃，所采用的是一個特制的擠出機，螺桿的剪切元件經過重新組合，主要是加強了螺桿在熔段的混合強度，降低螺桿后段的剪切。

本發明的有益效果：