[發(fā)明專利]一種高韌高耐熱透明聚乳酸復(fù)合材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010017134.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111187495A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫樹(shù)林;姜玉駿;宋士新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08L33/12;C08L33/04;B33Y70/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種高韌高耐熱透明聚乳酸（PLA）復(fù)合材料的制備方法。所用的核殼增韌劑S?2001以有機(jī)硅和丙烯酸酯共聚物為核，聚甲基丙烯酸甲酯為殼；甲基丙烯酸甲酯（MMA）與甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）共聚物（MG）為耐熱改性劑與增容劑。該復(fù)合材料按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)各組分為：聚乳酸（PLA）50?80%，核殼增韌劑S?2001為20%，甲基丙烯酸甲酯（MMA）與甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）共聚物（MG）為5?30%。本發(fā)明提供的高韌高耐熱透明聚乳酸復(fù)合材料的抗沖擊性能高達(dá)1015J/m，玻璃化溫度提高到80.8℃，在樣品厚度為0.5mm，波長(zhǎng)為800nm時(shí)，透光率為84%。制備的PLA復(fù)合材料在包裝，汽車內(nèi)飾、3D打印等方面有很大的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高韌高耐熱透明聚乳酸復(fù)合材料的制備方法。改善了聚乳酸制品的韌性、耐熱性和透明度。

背景技術(shù)

為了解決傳統(tǒng)塑料制品造成的“白色污染”問(wèn)題，使用環(huán)境友好的完全生物降解聚合物替代傳統(tǒng)的石油基塑料已成為當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。聚乳酸（PLA）是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米等）所提出的淀粉原料制成。淀粉經(jīng)發(fā)酵制成乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。PLA具有優(yōu)良的生物降解性和生物相容性，在環(huán)境中最終分解成為二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，因此成為降解材料的研究熱點(diǎn)之一。早在五十年代就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)聚乳酸的合成和應(yīng)用進(jìn)行研究，從七十年代開(kāi)始合成了高分子量的具有旋光性的D型、L型PLA，并用于藥物制劑和醫(yī)療外科等方面的研究，同時(shí)為克服PLA單靠分子量及其分布來(lái)調(diào)節(jié)降解速度的局限，開(kāi)始合成了以PLA為主的各類共聚物。進(jìn)入八十年代后，隨著PLA及其共聚物應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對(duì)合成機(jī)理、不同結(jié)構(gòu)及組成的共聚物的合成及應(yīng)用研究日益擴(kuò)大。

繼美國(guó)Nature Works公司之后，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)的合成技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了PLA的規(guī)模化生產(chǎn)。隨著PLA進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段，同其他通用塑料一樣PLA被應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。聚乳酸是一種具有良好生物相容性、可生物降解的高分子材料，與聚烯烴相比，從環(huán)保方面來(lái)說(shuō)，它具有無(wú)可比擬的特性。PLA除了具有較高的強(qiáng)度，一定的生物相容性和耐熱性外，經(jīng)改性還可以得到具有抗菌和阻燃性能的材料；并且PLA可通過(guò)吹塑、注塑等方法加工成型，加工簡(jiǎn)便，所以被認(rèn)為是可完全或部分替代石油基高分子材料的較有前景的綠色生物降解材料。目前PLA材料已被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域(如一次性用品、生物醫(yī)藥、包裝與汽車內(nèi)飾等)，但其性脆、韌性差、熱變形溫度低的缺點(diǎn)限制了它在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用。

中國(guó)專利CN1304471C公開(kāi)了使用聚乳酸與三乙酸甘油酯、潤(rùn)滑劑等組分共混制備聚乳酸樹(shù)脂，用于制備抗撕裂、高透明聚乳酸薄膜。但其制品耐熱性卻有所降低。

中國(guó)專利CN102942772B公開(kāi)了以丁二烯—苯乙烯共聚物為核，甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯共聚物為殼的核殼結(jié)構(gòu)共聚物為增韌劑，對(duì)聚乳酸進(jìn)行增韌，獲得的增韌聚乳酸樹(shù)脂的抗沖擊強(qiáng)度高達(dá)66.8KJ/m²，斷裂伸長(zhǎng)率為200%左右，拉伸強(qiáng)度達(dá)到56.4MPa。但聚乳酸共混物的透明性有所降低，熱性能沒(méi)有改善。

中國(guó)專利CN107090165A公開(kāi)了一種制備強(qiáng)度高耐熱性好且降解性可控的聚乳酸改性材料的方法，采用綠色光催化材料納米TiO₂和納米乳酸鈣與聚乳酸材料進(jìn)行共混，制成復(fù)合材料，改善了聚乳酸的耐熱性及強(qiáng)度，還可選擇性的改變材料的降解性能。上述專利雖改善了聚乳酸制品的強(qiáng)度及耐熱性，但其透明性卻有所降低，韌性沒(méi)有明顯改善。

中國(guó)專利CN105733216A公開(kāi)了一種采用尼龍6和環(huán)氧復(fù)合材料與聚乳酸共混來(lái)增韌聚乳酸材料的方法，該專利有效的提高了聚乳酸的抗沖擊強(qiáng)度和抗拉伸強(qiáng)度。但其聚乳酸共聚物的耐熱性和透明性卻有所降低。

上述共混改性方法雖然部分改善了聚乳酸的性能，然而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)聚乳酸復(fù)合材料的高韌性、高耐熱和高透明性，這是本專利需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容