[發(fā)明專利]一種聚乳酸改性材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811566152.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109575546B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志平;黃孫息;馮羽風(fēng);鐘立松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電器科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08L75/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種聚乳酸改性材料及其制備方法。所述的聚乳酸改性材料由聚酯型熱塑性聚氨酯、聚乳酸和巴斯夫ADR擴(kuò)鏈劑構(gòu)成，所述巴斯夫ADR擴(kuò)鏈劑的用量為聚酯型熱塑性聚氨酯和聚乳酸質(zhì)量之和的0.1?0.5％；其中，以聚酯型熱塑性聚氨酯和聚乳酸的質(zhì)量之和為100％計(jì)，所述聚酯型熱塑性聚氨酯所占的質(zhì)量比為5?20％，余量為聚乳酸；其中：聚酯型熱塑性聚氨酯為無(wú)定型結(jié)構(gòu)的聚酯型熱塑性聚氨酯，按質(zhì)量百分比計(jì)，軟段占聚酯型熱塑性聚氨酯質(zhì)量的75?90％，余量為硬段。本發(fā)明所述聚乳酸改性材料夠顯著提高所得改性材料斷裂伸長(zhǎng)率的同時(shí)，又不明顯降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和拉伸強(qiáng)度，甚至還可以提高其拉伸強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚乳酸改性材料及其制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著“白色垃圾”以及傳統(tǒng)塑料對(duì)石油資源短缺和環(huán)境污染帶來(lái)的問(wèn)題日益嚴(yán)重，可生物降解塑料的需求日益增加。聚乳酸(PLA)因其良好的加工性、機(jī)械性能、透明性、原材料來(lái)源充足可再生等突出特點(diǎn)而被視為最具有發(fā)展前景的生物可降解塑料。然而聚乳酸表現(xiàn)出的高脆性成為限制其廣泛應(yīng)用的最大阻礙。為了改善聚乳酸的脆性、提高其韌性，許多企業(yè)及科研院所對(duì)聚乳酸進(jìn)行了大量的改性研究。

目前，聚乳酸脆性改性的方法主要有添加小分子增塑劑、與柔性材料共混等，但報(bào)道的很多方法都存在對(duì)聚乳酸進(jìn)行增韌改性的同時(shí)大大降低材料的拉伸強(qiáng)度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的不足。如文獻(xiàn)《幾種增塑劑對(duì)聚乳酸的性能研究》中，分別使用聚乙二醇(PEG)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、檸檬酸三丁酯(TBC)、亞磷酸三苯酯(TPPi)、癸二酸二丁酯(DBS)對(duì)聚乳酸進(jìn)行了增塑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這幾種增塑劑在明顯提高聚乳酸的斷裂伸長(zhǎng)率同時(shí)，也明顯降低了聚乳酸的拉伸強(qiáng)度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(張永偉等，現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2007年第19卷第6期，p38-40)。另一方面，小分子增塑劑同時(shí)還存在遷移析出等問(wèn)題，而小分子增塑劑的析出會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致材料的力學(xué)性能的下降。如文獻(xiàn)《增塑劑對(duì)P(3HB-co-4HB)力學(xué)性能影響研究》中使用環(huán)氧大豆油、乙酸檸檬酸三丁酯等小分子增塑劑對(duì)P(3HB-co-4HB)進(jìn)行增塑，放置一個(gè)月后樣品的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均有所降低(藍(lán)小平等，塑料工業(yè)，2010年第38卷增刊S0，p124-127)。

使用大分子增塑劑則不存在小分子增塑劑析出的問(wèn)題，但大部分大分子增塑劑還是同樣存在導(dǎo)致材料拉伸強(qiáng)度等性能明顯下降的問(wèn)題。如文獻(xiàn)《雙向拉伸聚乳酸薄膜的制備》中使用聚碳酸丁二酯對(duì)聚乳酸進(jìn)行增韌改性，當(dāng)聚碳酸丁酯的含量為20％時(shí)，聚乳酸的拉伸強(qiáng)度下降了43％(羅焯欣，碩士學(xué)位論文，廣州：華南理工大學(xué)，具體見(jiàn)文獻(xiàn)p34，表4-6)。又如，文獻(xiàn)《聚乳酸/聚氨酯共混物的力學(xué)行為與形態(tài)研究》中采用雙螺桿擠出機(jī)制備了一系列聚乳酸(PLA)/熱塑性聚氨酯(TPU)共混物,通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀對(duì)PLA/TPU共混物進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，并對(duì)不同拉伸狀態(tài)下的試樣和沖擊斷面分別進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察。結(jié)果表明，隨著TPU含量的增加，PLA/TPU共混物的斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度顯著增大，且儲(chǔ)能模量降低,損耗模量升高,其拉伸斷面呈現(xiàn)出液滴態(tài)-粗纖態(tài)-細(xì)纖態(tài)的演變；當(dāng)TPU含量達(dá)到40％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，PLA/TPU共混物的斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度分別比純PLA增加了300％和13.5倍(賈仕奎等，中國(guó)塑料，2017年03期)。但是，在聚氨酯的含量為20％時(shí)，聚乳酸的斷裂伸長(zhǎng)率僅增加了3.3倍，而拉伸強(qiáng)度卻降低了33％(具體請(qǐng)見(jiàn)文獻(xiàn)的第2.1節(jié))，其增韌結(jié)果顯然不夠理想。

因此，有必要提供一種能夠顯著提高斷裂伸長(zhǎng)率的同時(shí)，又不明顯降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和拉伸強(qiáng)度，甚至還可以提高其拉伸強(qiáng)度的聚乳酸改性材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠顯著提高所得改性材料斷裂伸長(zhǎng)率的同時(shí)，又不明顯降低其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和拉伸強(qiáng)度，甚至還可以提高其拉伸強(qiáng)度的聚乳酸改性材料及其制備方法。