[發明專利]兼具抗拉伸和抗沖擊性能聚乳酸復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010816257.X
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111978694B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張心亞;董德軒;盛鑫鑫;黃浩煒;盧翔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/10;C08K9/04;C08K3/14;C08K3/28;C08F292/00;C08F220/06;C08F285/00;C08F220/18;C08F222/14;C08F220/14;C08F220/32;C08F220/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李本祥

1.一種兼具抗拉伸和抗沖擊性能聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1)制備兩種規格的改性二維納米材料MXene

將氫氟酸和MAX相置于塑料反應器內38～42℃下磁力攪拌反應36～60h，再通過稀鹽酸和去離子水依次離心洗滌至pH為6～6.5，加入甲基丙烯酸，于室溫攪拌混合3～5h，進行插層處理；補充去離子水后通過超聲剝離，離心提取液相，得到甲基丙烯酸改性處理的長片MXene；所述的MAX相為Ti₃AlC₂或V₄AlC₃；

取1/5～1/4溶液體積的長片MXene，加入乳化劑，置于超聲波粉碎機進行粉碎與超聲聚合40～50min，得到短片MXene-甲基丙烯酸復合包覆體，稱為改性短片MXene；

2)制備無機核-有機殼結構丙烯酸雜化聚合物抗沖增韌中間體乳液

將水、乳化劑、緩沖劑和所述改性短片MXene加入到反應器中，于75～80℃下攪拌混合后，加入占引發劑質量1/2～3/5的引發劑，丙烯酸丁酯和丙烯酸交聯劑混合單體，制備核層雜化聚丙烯酸丁酯乳液；保溫30～50min，加入占引發劑質量1/5～1/4的引發劑和占甲基丙烯酸甲酯體積2/3～3/4的甲基丙烯酸甲酯單體，加入占引發劑質量1/5～1/4的引發劑、占甲基丙烯酸甲酯體積1/4～1/3的甲基丙烯酸甲酯和由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油醚、甲基丙烯酸羥丙酯組成的功能單體，升溫至85～87℃保溫30～40min，得到仍有部分反應活性的無機核-有機殼結構丙烯酸雜化聚合物抗沖增韌中間體乳液，作為備用乳液；

3)制備包覆相雜化無機物復合強韌改性劑

將甲基丙烯酸改性處理的長片MXene滴入備用乳液中，攪拌，85～90℃保溫10～20min，冷凍干燥后，得到包覆相雜化無機物復合強韌改性劑；

4)將聚乳酸和包覆相雜化無機物復合強韌改性劑進行雙螺桿擠出造粒，得到所述兼具抗拉伸和抗沖擊性能聚乳酸復合物，以質量份數計，所述的聚乳酸為70～94份；復合強韌改性劑6～30份。

2.根據權利要求1所述的兼具抗拉伸和抗沖擊性能聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，每25～30ml氫氟酸，甲基丙烯酸和MAX用量為2～3g和1～1.2g；所述的MAX相為300～400目；所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉和OP-10的一種或多種，用量為甲基丙烯酸和MAX總質量的0.2～0.5wt％；氫氟酸為氫氟酸水溶液，氫氟酸水溶液濃度為9～12mol/L。

3.根據權利要求1所述的兼具抗拉伸和抗沖擊性能聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述超聲剝離的時間為1～1.5h，超聲功率為80～100W，超聲剝離的水浴溫度為0～10℃；所述超聲波粉碎機功率為500～800W，超聲的水浴溫度為40～70℃；離心洗滌的離心轉數為8000～10000rpm，離心洗滌的時間為5～7min；離心提取液相的離心轉數為3000～4000rpm，離心提取液相的時間為60min；所述的長片MXene的長度為0.5～20μm，改性短片MXene的長度小于50nm。

4.根據權利要求1所述的兼具抗拉伸和抗沖擊性能聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中，以占單體總質量的百分比計，所述的水為去離子水，占177～180％；乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基二苯醚磺酸二鈉和OP-10的一種或多種，占0.65～1％；緩沖劑為碳酸氫鈉和磷酸二氫鈉的一種或復配，占0.3～0.4％；引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉的一種或復配，占0.1～0.3％；丙烯酸交聯劑為1,4-丁二醇二丙烯酸酯和三丙烯酯的一種或復配，占0.4～0.6％；

步驟2)中，75～80℃下攪拌混合的攪拌轉速為180～220rpm；加入占引發劑質量1/2～3/5的引發劑是在2～3h內加入；加入占引發劑質量1/5～1/4的引發劑和占甲基丙烯酸甲酯體積2/3～3/4的甲基丙烯酸甲酯單體是在1.5～2h內加入；加入占引發劑質量1/5～1/4的引發劑是在30～50min內加入。