[發(fā)明專利]一種可降解復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811295122.2
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN111004483B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: 馬丕明;吳保鉤;鈕德宇;東為富;楊偉軍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種可降解復合材料及其制備方法，屬于聚合物加工與改性技術領域。本發(fā)明所述材料包括聚乳酸A 50～90份，聚乳酸B 0.1～10份(聚乳酸A與聚乳酸B為旋光異構體)，可降解聚酯C 1～20份，聚乳酸B?可降解聚酯C共聚物1～50份，功能性助劑0.1～5份。本發(fā)明的復合材料不僅具有優(yōu)異的韌性，還具有優(yōu)異的耐熱性，并且是完全可生物降解的，可廣泛應用于塑料結構件、塑料包裝、汽車內飾件、醫(yī)用耗材等領域。

技術領域

本發(fā)明涉及一種可降解復合材料及其制備方法，屬于聚合物加工與改性技術領域。

背景技術

由于石油資源短缺和環(huán)境污染嚴重的問題日益突出，環(huán)境友好型材料愈加受到人們的青睞。聚乳酸(PLA)是一種生物基、生物可降解的材料，其合成原料來源于玉米等植物資源，來源充分且可再生。此外，聚乳酸還具有良好的生物相容性、加工性和力學強度，是理想的綠色高分子材料。聚乳酸(PLA)包括左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)和消旋聚乳酸(PDLLA)。PLLA和PDLA具有相反的旋光性，兩者共混時，分子鏈之間會出現結構互補現象，甲基和羰基之間會形成較穩(wěn)定的氫鍵C-H：O＝C，使分子間的作用力增強，最后形成聚乳酸立構復合(SC)晶體，其熔點比左旋聚乳酸或右旋聚乳酸單一組分形成的晶體高約50℃。

目前，PLA還難以在通用塑料和工程塑料領域得到廣泛應用，主要是因為PLA存在著脆性大和結晶速率慢的缺點。過慢的結晶速率導致PLA采用常規(guī)的熔融加工成型方法獲得的制品幾乎呈非晶態(tài)，而非晶態(tài)PLA的耐熱性很差，其熱變形溫度接近玻璃化轉變溫度(約60℃)，明顯低于聚乙烯、聚丙烯等傳統(tǒng)石油基高分子制品。

與柔性聚合物(如彈性體)共混是改善PLA韌性的一種簡單、經濟的方法。然而，柔性聚合物與PLA的相容性一般都很差，使得兩相之間的界面作用力很弱，導致柔性聚合物不能有效增韌PLA。例如采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(SBS)增韌PLA，由于PLA與SBS的界面相互作用力很弱，PLA的韌性尤其是沖擊韌性幾乎沒有得到改善(European PolymerJournal,2016,85:92-104)。因此，提高柔性聚合物對PLA的增韌效率的關鍵一點是提高兩者之間的界面相互作用力。

另外，柔性聚合物通常是以球狀粒子分散在PLA基體中，形成普通的海島結構，其增韌效率往往不如“雙連續(xù)”或“類雙連續(xù)”的相形態(tài)。因此，使PLA/柔性聚合物共混物的相形態(tài)由海島結構向雙連續(xù)相轉變是實現有效增韌的另一關鍵。

盡管能夠通過提高柔性聚合物與PLA的界面相互作用或改變相形態(tài)實現有效增韌PLA，但是卻不能同時解決PLA結晶速率慢的問題。專利CN105713361A公開了一種抗沖擊聚乳酸及其制備方法，該方法采用環(huán)氧化熱塑性彈性體增韌PLA，利用彈性體上的環(huán)氧基團與PLA的端基反應從而提高PLA與彈性體之間的相容性，獲得韌性良好的PLA。專利CN102276965 A中采用天然橡膠增韌PLA，并加入過氧化物引發(fā)劑引發(fā)共混體系的交聯，以提高PLA與天然橡膠之間的相容性，從而改善PLA的韌性。在PLA/聚氨酯共混體系中引入二氧化硅納米粒子，可以使共混物從海島結構向“類雙連續(xù)”結構轉變，從而明顯提高PLA的沖擊韌性(Polymer,2014,55(6):1593-1600)。但以上發(fā)明都只考慮了PLA的增韌，而未能提高PLA的結晶速率，即不能提高PLA的耐熱性。此外，以上發(fā)明的聚乳酸復合材料中添加的柔性聚合物不是可生物降解的。因此，極有必要發(fā)明一種高韌、耐熱且完全可生物降解的復合材料。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種不僅具有優(yōu)異的韌性，還具有優(yōu)異的結晶性能，從而能在短時間的熱退火處理后得到高韌耐熱的復合材料，并且該復合材料還是完全可生物降解的，可廣泛應用于塑料結構件、塑料包裝、汽車內飾件、醫(yī)用耗材領域。