[發明專利]一種生物基增韌阻燃聚乳酸及其制備方法

在審

• 申請號: 201710614569.0
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107227007A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 張勝;張慶宇;孫軍;谷曉昱;冉國文
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L91/00;C08K3/32;C08K5/3492
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技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種生物基增韌阻燃聚乳酸及其制備方法。

技術背景

聚乳酸(PLA)作為一種從玉米淀粉和糖類提取出來的生物基可再生材料，有著良好的生物可兼容性、生物可降解性、易加工性和機械性能。由于這些性能使得PLA在醫藥、化纖紡織、綠色包裝材料和農業生產以及電子電器等領域有很大的前景。但是聚乳酸又有斷裂伸長率低、韌性差、易燃等缺點，PLA的斷裂伸長率只有2％-10％，其極限氧指數也只有19％，極大地限制了其應用。因此，為了充分發揮PLA的性能優勢因此需要對聚乳酸進行增韌阻燃改性。目前，對于PLA阻燃改性最便捷的方法就是向PLA基體中加入添加型阻燃劑，例如磷酸銨、磷酸三聚氰胺、Cu(NO₃)₂、Al(OH)₃等等。但是加入添加型阻燃劑會使得PLA的力學性能，尤其是韌性會有很大的下降。

關于PLA增韌改性的方法主要分為兩類：一類方法是通過化學改性，也就是利用共聚向PLA分子鏈中引入其他單體改變PLA的分子鏈結構或者用化學改性或交聯法改變分子鏈結構從而對其改性，但是這種方法有著工藝復雜，成本較高等缺點。一類是采用共混、復合或增塑的方法，也就是對PLA加入一些小分子助劑或其他高分子材料以達到增韌的效果，這種方法簡便易行，相對于化學改性方法既節省了時間有節約了經濟。

其中，傳統的聚乳酸物理共混方法使用的增韌劑有聚乙二醇、甘油、乳酸、丁酸甘油酯和檸檬酸甘油酯等等。從這些增韌劑上可以看出，所用的產品大多數都是石油化資源產品，因此不能被生物降解，從而產生很大污染和資源浪費。由此可見雖然傳統的增韌劑能夠一定程度提高PLA的韌性，但是都具有不能生物降解的缺點，因此會產生廢物，對環境造成一定的污染。

發明內容

針對上述提到的現有技術中缺陷，本發明提供一種采用植物油來增韌阻燃聚乳酸及其制備方法，利用生物基原料來代替石油原料，不經經濟費用低，而且對環境的污染也較小。所述的組合物不僅使得PLA有良好的阻燃特性，而且能夠大幅度提高阻燃聚乳酸的斷裂伸長率和缺口沖擊強度，從而大大改善了聚乳酸的韌性。

本發明通過以下技術方案實現：

一種增韌阻燃聚乳酸，其包括具有下述質量份數的各組分：

聚乳酸60-100份，

阻燃劑0-20份，

植物油增韌劑0-20份

所述的增韌阻燃聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸為聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一種或多種，所述植物油為環氧大豆油，蓖麻油和葵花籽油的一種或多種，阻燃劑為聚磷酸銨、三聚氰胺聚磷酸鹽、次磷酸鋁的一種或多種。

所述的增韌阻燃聚乳酸材料，其特征在于所述植物油能與聚乳酸形成一種交聯結構

所述的增韌阻燃聚乳酸材料，其特征在于，所述的一種增韌阻燃聚乳酸組合物，其特征在于通過以下方法制備得到：

1)將60-100份聚乳酸和0-20份阻燃劑放在了真空烘箱中70℃下干燥7h，以備后續實驗使用；

2)將步驟1)所得到的預處理料60-100份聚乳酸，0-20份植物油增韌劑和0-20份阻燃劑按照一定的次序加入到密煉機中，在180℃的溫度條件下、25-35r/min的轉速條件下，共混20分鐘使得各種物料混合均勻。

3)將上述2)得到的物料用壓片機和注塑機在190℃下分別加工成所規定的形狀進行測試。

本發明通過植物油作為增韌改性劑，通過使用與阻燃劑復配來達到能夠同時增韌阻燃聚乳酸從而制備出具有高韌性和阻燃性的聚乳酸組合物。植物油不僅能夠對聚乳酸增韌，而且植物油屬于生物基材料與聚乳酸有很好的相容性和可降解性，同時植物油中還存在一定量的羥基可以作為成炭劑，與阻燃劑復配從而提高材料的阻燃性性和最終殘炭量。并且植物油的價格相對于市面上的傳統增韌劑比較低廉，能夠降低材料的制作成本，提高材料的流動性，解決加工性差的缺點。

一種增韌阻燃聚乳酸組合物，相對于傳統增韌阻燃聚乳酸，本發明的突出特點在于：

1、本發明通過植物油，使用密煉機的加工方式將植物油充分均勻的與阻燃聚乳酸混合起來，從而增加聚乳酸的韌性。

2、利用植物油具有多羥基的這一特點，使其與阻燃劑復配，從而使得聚乳酸的阻燃性能也有提高。

3、本發明在提高聚乳酸材料的韌性和阻燃性能之外還能提高聚乳酸材料的其他力學性能。

4、本發明對設備投入低，操作簡單，屬于環境友好型，極具市場潛力。

具體實施例

實施例1