[發明專利]一種增塑增韌的改性聚乳酸及其制備方法

在審

• 申請號: 202110954159.7
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113652065A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 趙西坡;彭少賢;胡歡;寇志敏
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L71/02;C08L51/08;C08K5/11
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 張璐

本發明公開了一種增塑增韌的改性聚乳酸及其制備方法，該制備方法將聚乳酸樹脂、聚乙二醇和馬來酸酐接枝聚乳酸以100：(1～35)：(0.5～25)的質量比熔融共混，反應后得到增塑增韌的改性聚乳酸。本發明通過將聚乳酸樹脂、聚乙二醇和馬來酸酐接枝聚乳酸以特定配比反應共混，加工過程形成支鏈結構，不僅強化了對聚乳酸的增塑增韌效果，同時還能夠有效避免改性聚乳酸熔體粘度和熔體強度的大幅下降，通過調整材料配方的調控，可適應不同成型加工方式的生產要求，有利于改性聚乳酸在吹膜、熱成型、發泡等常規塑料加工工藝條件下穩定生產。

技術領域

本發明涉及塑料加工領域，特別是一種增塑增韌的改性聚乳酸及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(后簡稱PLA)是一種生物可降解的聚酯材料，具有良好的生物相 容性和機械強度，能夠應用于服裝、包裝和生物醫藥等領域。但PLA韌性差， 通常斷裂伸長率為4～10％，沖擊強度為1～2.5kJ/m²，限制了PLA的發展前景。 PLA的增塑增韌改性工藝被廣泛應用于塑料加工領域，即向PLA中加入增塑 劑，能夠降低加工溫度，實現降本增效，同時也能改善PLA的力學性能。然而， PLA的增塑增韌改性會降低共混材料的熔體粘度和熔體強度，對共混材料的加 工過程造成影響，特別一些常見的加工工藝例如熔體抽絲、吹塑、擠出涂敷、 吹膜、纖維擠塑以及熱成型，受熔體強度的影響較大。其中，熔體強度能夠反 映材料內部的分子鏈的纏結程度，受諸多因素的影響，其大小可通過毛細管流 變儀以熔體拉伸模式測得，也可以通過熔融指數和熔體粘度做近似判斷，具體 地，熔融指數越小或熔體粘度越大，熔體強度可能越大。

經過對現有技術的檢索發現，中國專利CN 105602214 A將聚乳酸同時與低分子量和高分子量的聚己二酸二甘醇酯共混，得到的共混物實現了同時對聚乳酸的增塑和增韌，其斷裂伸長率可達272.0％，但是由于增塑劑含量較高，熔體粘度較低(大約為103Pa·s)。中國專利CN 106432712 A涉及一種大分子增塑劑及其制備方法、改性聚乳酸及其制備方法，利用多元酸酯類化合物與高分子醇反應得到大分子增塑劑對PLA進行增塑改性，改性PLA的斷裂伸長率可達 90％-500％，但制備大分子增塑劑屬于化學改性，存在工藝復雜，成本較高等缺點，并且由于增塑劑的大量使用，依然會導致材料的熔體粘度和熔體強度下降。Polymer Bulletin在2020年第77期第5卷(DOI：10.1007/s00289-019-02862-4) 報道了使用聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸(簡稱PLA-PEG-PLA)三嵌段共聚物對 PLA進行增塑改性，具有較大分子量的PLA-PEG-PLA能夠與PLA基體形成纏結，從而使改性PLA在被增塑的同時，依然保持較高的熔體強度，但斷裂伸長率僅提高至80％。然而并沒有一種有效的工藝手段在實現聚乳酸的增塑和增韌前提下，同時避免PLA的熔體強度和熔體粘度大幅下降，故需要提出一種新的手段用于解決該問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種增塑增韌的改性聚乳酸及其制備方法，用于解決現有技術中在聚乳酸的增塑和增韌時，無法同時避免PLA的熔體強度和熔體粘度大幅下降的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供的第一解決方案為：提供了一種增塑增韌的改性聚乳酸制備方法，其具體步驟為：將聚乳酸樹脂、聚乙二醇和馬來酸酐接枝聚乳酸以100：(1～35)：(0.5～25)的質量比熔融共混，反應后得到增塑增韌的改性聚乳酸。

優選的，熔融共混采用擠出機或者密煉機進行共混7～15min。

優選的，擠出機或者密煉機的轉速為30～120r/min，熔煉共混的溫度為 160～190℃。

優選的，聚乳酸樹脂的分子量為50000～300000，聚乙二醇的分子量為200～20000。

優選的，馬來酸酐接枝聚乳酸的接枝率為0.1～4％。