[發明專利]一種新型滑動環材料/聚乳酸熱塑性彈性體及其制備方法

在審

• 申請號: 201710981642.8
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107722579A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李雪
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L21/00;C08K5/134;C08K5/29
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙)33253
• 代理人: 李伊飏

技術領域

本發明涉及一種新型高分子材料滑動環材料與生物基塑料聚乳酸的共混改性，特別是生物基可降解的熱塑性彈性體，屬于聚合物反應性共混改性技術領域。

背景技術

大多是高分子材料都來源于石油資源，面對著石油資源的巨大缺口，尋找石油的替代資源，發展生物基高分子材料，是減少對石油等不可再生資源依賴性的技術手段。大力發展可再生資源材料符合改善環境，促進全球經濟的可持續發展的理念。因此開發來源于自然并且具有環境友好型的材料迫在眉睫。

傳統的硫化橡膠不能有效回收利用,對環境造成了嚴重的污染，對于橡膠產品的的回收再利用既是一個世界性難題，也是我國再生資源回收利用面臨的一個新課題。熱塑性彈性體（TPE）被稱之為“第三代”橡膠，它不但與傳統硫化橡膠具有相似的高彈性，而且還能夠像熱塑性塑料一樣可以通過熔融再加工，因此TPE制品和邊角料可以采用熱塑性塑料的加工設備和加工方法進行回收和再利用。據調查，全球每年汽車領域所需TPE增長率將超過25%。目前，世界汽車工業已經對整車可回收性提出要求，并開始強制執行采用熱塑性彈性體替代熱固性橡膠材料的國際標準。TPE材料雖然具有可重復加工再利用的特點，但是目前組成所應用的TPE材料的橡膠和熱塑性樹脂，大多數都來源于石油資源，對石油資源的過度依賴嚴重制約著TPE產業的可持續發展。因此采用生物基高分子作為TPE的橡塑兩組分，可以獲得一種全新的高性能的生物基TPE，以滿足我國對高性能熱塑性彈性體在醫藥、汽車、電器、特種電線電纜等高端領域的需求。

制備聚乳酸（PLA）的原料是玉米、馬鈴薯等植物資源，并且PLA能夠被微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，是一種綠色的生物基塑料。鑒于PLA對環境的友好性，原料來源的可再生性，PLA已成為可替代傳統高分子材料的生物可降解塑料。但是聚乳酸脆性大，很大程度上限制了它的應用領域。本發明中制備的熱塑性彈性體橡膠組分所使用的滑動環材料，其組成包括環狀分子環糊精，骨架分子聚乙二醇，滑動側鏈聚己內酯都是生物質材料，因此整個滑動環材料屬于全生物基高分子材料。制備熱塑性彈性體的關鍵技術是交聯劑的選擇，所選交聯劑要保證交聯速度與剪切速度的匹配，才能有效發生相反轉，決定所制備材料的綜合力學性能。本發明通過大量的試驗，通過選擇合適的交聯劑，以聚乳酸為熱塑性樹脂相，滑動環材料為橡膠相，制備一種新型的熱塑性彈性體，將聚乳酸的應用領域擴展到彈性體的范圍。并且所制備的熱塑性彈性體具有生物可降解性、無毒性的特點，可以在一定程度上成為傳統石油基熱塑性彈性體的替代品。因此，開發新一代的熱塑性彈性體對節約石油資源、保護環境等都有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供采用動態硫化的方法，制備一種新型的、可降解的、無毒的滑動環材料/聚乳酸熱塑性彈性體。

為解決上述技術問題，本發明的目的是這樣實現的：

本發明所涉及的一種新型滑動環材料/聚乳酸熱塑性彈性體，所述的熱塑性彈性體包括塑料相、橡膠相、交聯劑和抗氧劑；所述的塑料相為聚乳酸；所述的橡膠相為滑動環材料；所述的交聯劑為帶有異氰酸酯基的化合物；所述的滑動環材料的為40~90質量份，聚乳酸為10~60質量份，交聯劑為0.1~20質量份，抗氧劑為1~2質量份。

作為上述方案的進一步說明，所述的聚乳酸的重均分子量為14~17萬，為擠出級。

作為上述方案的進一步說明，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。

作為上述方案的進一步說明，所述的帶有異氰酸酯基的化合物，具體為亞苯基二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲苯-2,4-二異氰酸酯(MDI)或4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)。

本發明中所使用的交聯劑是帶有異氰酸酯基官能團的化合物，此交聯劑能夠以一定的速度與滑動環材料的側鏈PCL在熔融共混的狀態下發生交聯反應，將側鏈聚己內酯(PCL)之間通過交聯劑進行化學鍵合。通過動態硫化技術，在共混過程中，組份較大的交聯滑動環材料通過交聯劑進行交聯反應，成為分散相，而組份較少的聚乳酸則成為連續相，發生相反轉后的材料從塑料成為具有較好機械性能的彈性體。滑動環材料購于Advanced Softmaterials Inc.公司，商品代碼為A1000，CAS. No 928045-45-8。