[發明專利]一種高抗沖擊強度聚乳酸樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 202011276761.1
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112375353A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張會良;盧梓楓;賈世玲;潘宏偉;邊俊甲;韓立晶;楊慧麗;張也;金寶昌;董麗松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K5/092;C08K5/29
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 李外

本發明提供一種高抗沖擊強度聚乳酸樹脂及其制備方法，屬于高分子材料領域。該樹脂按照質量百分比計，由下述原料制成：聚乳酸70?95份，氫化二聚酸3.3?20份，六亞甲基二異氰酸酯1.7?10份。本發明的樹脂將聚乳酸與HDA先密煉混合，再加入HDI繼續密煉加工，密煉后的樣品模壓制樣，進行力學測試。工藝簡單，材料易得，顯著改善了聚乳酸的韌性和脆性嚴重的缺陷，材料斷裂伸長率由純聚乳酸的8.7％增加至401.8％，沖擊強度由純聚乳酸的3.0KJ/m²提高至128.3KJ/m²，所制備的高抗沖擊強度聚乳酸樹脂可用于制備薄膜、板材、片材、發泡和注塑成型塑料件，用于汽車、文具、玩具和家用電器等。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，涉及一種高抗沖擊強度聚乳酸樹脂及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一種以谷物淀粉為原料，經生物發酵得到乳酸，再經聚合反應，最終得到聚乳酸樹脂。它有兩大優點：第一，可生物降解，在土壤中容易分解為二氧化碳和水，可被植物吸收，循環利用。第二，為非石油基塑料，來源于植物等可再生資源，在石油能源日趨緊張的情勢下，開發研究聚乳酸樹脂顯得尤為重要。聚乳酸本身的性能類似于通用塑料聚丙烯，如模量高、抗張強度大和可加工性能好。但是，聚乳酸的脆性嚴重，抗沖擊強度小于5KJ/m²，嚴重的限制了它的廣泛應用。

因此，針對聚乳酸的脆性嚴重的缺點國內外在積極地開展改性研究，采用多組分共混改性的方法提高聚乳酸的韌性是目前的主要技術手段，具有工藝簡單，效果明顯的優點，便于工業化生產，共混改性大致可分為以下幾個方面：

Qiu等人(Composites Science and Technology,2016,128:41-48.)通過添加柔性聚酯PBAC來增韌PLA，當PBAC含量為30wt％時，PLA的斷裂伸長率從4％增加到196％，同時顯著提高了PLA的缺口沖擊強度。一方面，PBAC與PLA有較好的相容性；另一方面，PBAC主鏈含有“非剛性”的結構單元，分子鏈通過構型轉換(船式-椅式)而表現出彈性，進而對PLA產生增韌效果。

Ma等人(European Polymer Journal,2012,48:146-154.)通過系統改變乙烯基彈性體共聚單體的比例調控PLA與乙烯基彈性體合金的相容性和相態結構，基于材料在沖擊與拉伸形變過程中的空洞化行為實現了PLA的超韌改性，使PLA的缺口沖擊強度由3kJ/m²提高到70kJ/m²。

Anderson等人(Journal of Applied Polymer Science,2003,89:3757-3768.)研究表明，LLDPE可作半晶質PLA的增韌改性劑，且兩者相容性很好，LLDPE添加量為20wt％時，半晶質PLA缺口沖擊強度由20J/m提升至350J/m，添加相同含量LLDPE后，無定形PLA缺口沖擊強度僅從12J/m提升至34J/m，因為半晶質和無定形PLA的立構規整度不同，二者與LLDPE共混行為不一致，半晶質PLA與LLDPE相互混溶，兩相界面張力小，故而尺寸較大的LLDPE可分散至尺寸更小的PLA基質中。

Balakrishnan H等人(Journal of ElastomersPlastics,2010,42(3):223-239.)研究發現添加10wt％LLDPE時，PLA/LLDPE力學性能最佳，添加量超過10wt％后，隨著LLDPE含量增加，LLDPE相尺寸增大，PLA/LLDPE復合材料沖擊強度下降，彎曲強度和模量損失較大。

Mat等人(Advanced Materials Research,2015,1125(8):222-226.)研究表明在PLA中分別添加5wt％天然橡膠(NR)、環氧化天然橡膠(ENR)和核-殼橡膠(CSR)均能提高PLA的沖擊強度，但沖擊強度均有所損失，其中，PLA/ENR復合材料各項力學性能較均衡PLA/NR復合材料沖擊強度最高，PLA/CSR則有最高的拉伸強度和楊氏模量。