[發明專利]一種超韌耐熱聚乳酸/橡膠合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202111119472.5
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113717510B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 劉慧麗;柏棟予;嚴雅楠;蔡家銘;鄭宇杉
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L51/04
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

本發明屬于聚乳酸材料及其制備技術領域，具體涉及一種具有類網絡結構的超韌耐熱聚乳酸/橡膠合金及其制備方法。本發明提供一種超韌耐熱聚乳酸/橡膠合金的制備方法，所述制備方法為：將左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和橡膠粒子通過熔融共混法制得聚乳酸/橡膠合金；其中，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸中至少一種為多臂星型聚乳酸，橡膠粒子為具有核殼結構的橡膠粒子。本發明指出，當所選左旋聚乳酸與右旋聚乳酸的一種選擇多臂星型聚乳酸，其與橡膠粒子通過熔融共混能夠大大提高聚乳酸的缺口沖擊強度；即可制得超韌耐熱聚乳酸/橡膠合金；并且，本發明方法工藝簡單、易于工業化。

技術領域

本發明屬于聚乳酸材料及其制備技術領域，具體涉及一種具有類網絡結構的超韌耐熱聚乳酸/橡膠合金及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是以玉米、小麥等可再生資源發酵得到的乳酸為原料，經化學聚合制備而成的高分子材料，其可在自然環境中完全降解為無毒無害的二氧化碳和水，是一種典型的可再生可生物降解的環境友好型高分子材料。PLA具有生物相容性好、透明性高、力學強度好、加工成型容易等優點，在日用品、包裝、醫療、紡織、電子電器等諸多領域有著廣泛的應用前景，因此，大力開發可生物降解的PLA產品對解決能源危機、實現可持續發展具有重大意義。但遺憾的是，PLA本身存在脆性大(其斷裂伸長率僅有5％，沖擊強度只有2.5kJ/m²)以及耐熱性差(PLA結晶速度緩慢，其加工制品往往呈非晶態，熱變形溫度通常只有50-55℃左右)的致命缺陷，這極大限制了其作為通用塑料和工程塑料的廣泛應用。

利用橡膠對PLA進行增韌改性因效果好、成本低、易于實現工業化生產而成為PLA增韌工作中最為常用、研究也最為廣泛和深入的方法。但該方法的嚴重不足之處在于橡膠與PLA的熱力學不相容性使得兩者之間的界面粘結強度很差，從而導致橡膠對PLA的增韌作用得不到充分發揮，所得共混物的沖擊性能遠低于預期值。在此背景下，由橡膠核和塑料殼構成的核殼型橡膠應運而生。核殼橡膠的核層是交聯的橡膠相，主要起提高聚合物韌性的作用；接枝殼層為堅硬的塑料相，其作用是賦予橡膠與基體良好的相容性，同時避免橡膠粒子的團聚。核殼橡膠可以有效解決PLLA增韌改性過程中的兩相相容性問題，并且其結構形態可以根據需求進行設計和調控，是一種更加理想的增韌改性劑，在制備高性能PLA材料方面具有更為廣闊的應用前景。

雖然核殼橡膠相比于普通橡膠具有諸多優勢，但其增韌效率也不理想，其大量添加還易導致PLA本身較差的耐熱性進一步降低。最近的研究表明，通過構筑橡膠類網絡結構(橡膠粒子非均勻地分布在聚合物基體中，形成局部的網絡結構)可有效提高橡膠對聚合物的增韌效率，其原因在于類網絡結構更有利于橡膠粒子附近的應力場發生疊加，在較低的橡膠含量下即可實現基體的剪切屈服在整個材料中的逾滲，共混物的韌性因而得到大幅提高。然而，對于具有良好相容性的PLA/核殼橡膠體系，核殼橡膠一般均勻分布在基體中，構筑類網絡結構十分困難。此外，核殼橡膠粒子在增韌PLA的同時并不能有效改善PLA的結晶性能，所得制品中PLA基體仍呈非晶態，并且制品的耐熱性還因低模量核殼橡膠的加入而進一步降低。

綜上所述，急需開發一種簡單有效的方法來同時促使核殼橡膠粒子形成具有高增韌效率的類網絡結構以及提高PLA的結晶速率，進而獲得超韌、耐熱的PLA/橡膠合金材料。

發明內容

針對上述缺陷，本發明提供一種具有類網絡結構的聚乳酸/橡膠合金的制備方法；該方法工藝簡單、易于工業化；并且所得聚乳酸/橡膠合金具有優異的韌性和耐熱性。

本發明的技術方案：

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種超韌耐熱聚乳酸/橡膠合金的制備方法，所述制備方法為：將左旋聚乳酸、右旋聚乳酸和橡膠粒子通過熔融共混法制得聚乳酸/橡膠合金；其中，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸中至少一種為多臂星型聚乳酸；所述橡膠粒子為具有核殼結構的橡膠粒子。

進一步，所述左旋聚乳酸和右旋聚乳酸中的一種為線型聚乳酸，另一種為多臂星型聚乳酸，并且，線型聚乳酸和多臂星型聚乳酸的質量比為：100：5～50；優選為100：10～50。