[發明專利]一種增韌型聚乳酸塑料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010181762.1
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN113402864B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 朱平;董俠;周臣旭;王篤金
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L77/00;C08K5/20
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 王明霞

本發明公開了一種增韌型聚乳酸塑料及其制備方法，所述增韌型聚乳酸塑料包括聚乳酸樹脂、聚酰胺熱塑性彈性體和加工助劑，聚酰胺熱塑性彈性體相呈島狀分散于聚乳酸樹脂基體相；所述增韌型聚乳酸塑料的制備方法包括按比例選取聚乳酸樹脂、聚酰胺熱塑性彈性體以及加工助劑，攪拌均勻得到混料，取混料進行擠出造粒，即得。本發明所使用的聚酰胺熱塑性彈性體，其結晶溫度大于聚乳酸的結晶溫度，起到了良好的成核誘導作用，達到對聚乳酸增韌的同時提高其結晶度的目的。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體地說，涉及一種增韌型聚乳酸塑料及其制備方法。

背景技術

塑料制品的運用越來越廣泛，但同時帶來的塑料廢棄物也不斷增加，對環境的不良影響也越來越嚴重。傳統的塑料廢棄物主要是通過回收、掩埋、焚燒等方法進行處理，這些處理方法效率低，能耗大，且焚燒時會產生有毒氣體能夠造成二次污染。近年來，生物降解塑料的研究和使用成為學術界和產業界的熱點領域。生物降解塑料是一類由自然界存在的微生物如細菌、真菌或藻類的作用而引起降解的塑料。它具有優良的使用性能，廢棄后可被環境微生物完全分解、最終被無機化而進入自然界中的碳素循環，從而大大降低了塑料垃圾給生態環境帶來的污染，因此，開發生物降解塑料有很大的前景。其中聚乳酸(PLA)因其具有良好的機械性能和生物降解性，而常被運用于生物降解塑料中。聚乳酸是一種以玉米等農作物為原料經過人工合成而制得，在環境中最終能分解為CO₂和H₂O的熱塑性的脂肪族聚酯，對環境不會造成污染和損害。雖然聚乳酸擁有以上良好的特性，但將它作為通用塑料應用還受到一定的限制，即聚乳酸的結晶度低、韌性差兩大缺點限制了其實際運用的推廣。

學術界以及工業界一直在探索使用各種方法來解決這兩個問題。例如，使用成核劑來提高聚乳酸的結晶度，減小其結晶峰半峰寬度；使用各種彈性體來進行聚乳酸增韌。對于各種彈性體增韌劑，還可以使用相兼容劑提高彈性體和聚乳酸的相容性，進一步提高共混物的抗沖擊性。總之為了克服聚乳酸的上述缺點，需要對聚乳酸進行增韌改性以及添加成核助劑能夠改善它的機械加工性。關于使用一種增韌劑同時達到增韌和成核效果的研究進展還很少。

已經有若干文獻使用PA12基或者PA11基聚醚酰胺共聚物(PEBA)對聚乳酸進行增韌改性。例如，加拿大科技人員使用型號為PEBAX RENEW 35R35的PA11基PEBA對左旋聚乳酸(PLLA)進行增韌改性，同時使用含有甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物作為相兼容劑，使得PLLA的抗沖擊性能提高到500J/m，同時保持其拉伸強度在50MPa。但是使用PA12以及PA11作為硬段的彈性體并不能提高聚乳酸的結晶性能，提高聚乳酸的結晶度。

除了以上學術論文所報告的技術進展，技術人員也嘗試使用各種彈性體或者新型加工技術來增韌聚乳酸。

中國專利CN102690506A介紹了使用長碳鏈聚酰胺增韌PLA的方法，將長碳鏈聚酰胺、聚乳酸樹脂、反應增容劑在雙螺桿擠出機上在210℃下進行共混密煉獲得增韌型聚乳酸樹脂。但是長碳鏈聚酰胺不含有酯鍵以及醚鍵，與PLA的相容性需要額外使用相增容劑才能提高，單純使用長碳鏈聚酰胺對聚乳酸樹脂的結晶性能沒有改善。

中國專利CN101333332A介紹了使用丙烯酸酯類共聚物增韌PLA的方法，將丙烯酸酯類共聚物、聚乳酸樹脂、抗氧劑B215在橡膠混煉機上在180℃下進行共混密煉獲得增韌型聚乳酸樹脂，增韌樹脂的抗沖擊性能提高一倍以上。但是使用丙烯酸酯型增韌劑對聚乳酸樹脂的結晶性能沒有改善。

中國專利CN 103483788A介紹了使用乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物增韌PLA的方法，將經過干燥的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)類共聚物、聚乳酸樹脂和甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)經過共混密煉獲得共混物，在經過平板硫化儀熱壓處理獲得增韌樹脂。該方法避免使用鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)這類的有毒相容劑。本方法獲得的PLA/EVA/GMA改性料的韌性和結晶性能均有提高。但是在塑料制品中使用GMA小分子依然有遷移污染的風險，而且這種先共混再平板硫化的方法也有損加工效率。