[發明專利]聚乳酸-改性蛭石復合材料及制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010520240.X
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111607255A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 甄衛軍;李柯
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C09C1/42
• 分類號: C09C1/42;C09C3/04;C09C3/06;C09C3/08;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/34;C08K5/11;C08K13/06;C08K5/521;C08L67/04
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯潔

本發明涉及聚乳酸復合材料技術領域，是一種聚乳酸?改性蛭石復合材料及制備方法和應用，前者原料包括聚乳酸樹脂、改性蛭石和增塑劑。通過采用本發明所述改性蛭石制備得到的本發明所述聚乳酸?改性蛭石復合材料較現有聚乳酸基材在沖擊強度、耐熱性能和結晶性能都有明顯提高，并且本發明通過螺桿擠出機熔融共混制備聚乳酸?改性蛭石復合材料，添加改性蛭石量小，效果顯著，使本發明所述聚乳酸?改性蛭石復合材料可應用于包裝、建材等領域，從而拓展了聚乳酸材料的應用領域；另外，本發明所述改性蛭石對于新疆蛭石資源的高附加值開發具有重要推動意義。

技術領域

本發明涉及聚乳酸復合材料技術領域，是一種聚乳酸-改性蛭石復合材料及制備方法，以及聚乳酸-改性蛭石復合材料在醫用材料或食品包裝材料或農膜材料或建筑工程材料中的應用，還包括一種改性蛭石及其制備方法。

背景技術

聚乳酸（Poly（lactic acid），PLA）是一種來源于可再生資源的生物可降解材料，被廣泛應用于各個領域，因此被認為是新世紀最有發展前景的生物醫藥材料和新型包裝材料。除此之外，聚乳酸也被認為是可代替傳統塑料的環境友好型材料。然而，結晶速率慢、脆性大、結晶度低、耐熱性差、抗沖擊性差等缺點嚴重限制聚乳酸在工農業和生物醫藥等領域的發展應用（呂培, 馬丕明, 東為富.聚乳酸改性及其在包裝材料中的應用. 塑料包裝,2017(03):27-36.），因此，通過改性聚乳酸來改善其機械性能、熱性能及結晶性能具有重要意義。目前，常用的改性方法主要是共聚、共混、纖維增強、復合改性等來改善聚乳酸材料的結晶性、熱穩定性、抗沖擊性等性能（夏敏, 劉俊聰, 王丹勇.環境友好型聚乳酸改性研究進展.工程塑料應用, 2014(3):122-126.）。通過加快聚乳酸的結晶速率不僅可以降低生產成本還可以縮短生產周期，改善聚乳酸結晶速率的方法主要包括添加增塑劑和添加成核劑兩種，相比之下通過添加成核劑來提供異相成核的晶核加快聚乳酸結晶速率，從而更有效和全面地提高聚乳酸的綜合性能；此外，添加成核劑的方法不僅可以保留聚乳酸原本的生物可降解性等優異性能，還可以賦予其他功能性。

蛭石（Vermiculite，VMT）是一種層狀結構的鎂鐵質水鋁硅酸鹽變質次生礦物，其具有層間水分子和可交換陽離子。由于蛭石的特殊結構使其具有阻燃隔熱、線性膨脹系數大、熱傳導系數小等眾多的其它材料不具備的特殊性能（龔曉武,毛雁升,周娜.蛭石提純工藝研究.兵團教育學院學報,2009, 19(4):32-34.）。因此蛭石在工業、農業、環保、醫藥、食品等方面有廣泛的應用，具有較高的開發利用價值。

目前聚乳酸成核劑種類比較豐富，但也有各自不足之處：傳統無機類成核劑與聚乳酸基體相容性差；有機類成核劑的價格較高，對環境有影響。無機類成核劑如滑石粉、二氧化硅、蒙脫土等對聚乳酸有較好的成核性（胡君, 任杰. 成核劑對聚乳酸結晶改善的研究進展. 塑料, 2016(3):108-111.）。蛭石除了具有蒙脫土類似結構，與蒙脫土相比，蛭石具有較好的陽離子交換能力、層膨脹能力、吸附能力和很好的保溫、隔熱性能（陳志坤,劉文濤,何素芹,朱誠身,辛建泉.聚合物/蛭石復合材料的研究進展.工程塑料應用,2009,37(2)：84-87.）。與蒙脫土相比，蛭石石具有較高的凈負電荷，耐低溫性能、阻燃性能和吸聲等性能優異（雅重慶.醛樹脂蛙石納米復合材料及其在剎車片中的應用研究.武漢理工大學碩士學位論文.2008）。鑒于無機成核劑和PLA基體相容性差、材料應用局限等問題，研究界面相容性強的高效成核劑是PLA研究的熱點問題。因此利用蛭石的結構對其進行表面改性，通過酰胺化改性開發出相容性更優的、環境友好的聚乳酸成核劑，對改善聚乳酸結晶性能、促進聚乳酸的推廣使用、減少“白色污染”等都有著十分重要的意義。

發明內容

本發明提供了一種聚乳酸-改性蛭石復合材料及制備方法和應用，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有無機成核劑和PLA基體相容性差的問題；還能解決現有聚乳酸材料存在韌性差、耐熱性能差以及結晶速率低，導致其應用領域受到限制的問題。