[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210036148.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114350128B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓立晶;賈世玲;張會(huì)良;董麗松;邊俊甲;潘宏偉;楊慧麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08J5/18;B29D7/01
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王瑩

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料及其制備方法，屬于生物降解高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)中改性PLA韌性的方法，在提高PLA韌性的同時(shí)，使其強(qiáng)度和剛性明顯降低的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料，采用具有結(jié)晶能力的聚乳酸為原料，經(jīng)干燥、熔融共混、制成片材、結(jié)晶處理和單向拉伸制備得到；結(jié)晶處理為等溫結(jié)晶處理或非等溫結(jié)晶處理，結(jié)晶處理后聚乳酸的結(jié)晶度為2.5％至結(jié)晶完全；單向拉伸的拉伸溫度為55?70℃，拉伸速率為5?40mm/min，拉伸倍率為0.3?1.5倍。僅單向拉伸較小倍率時(shí)，該聚乳酸材料就同時(shí)具有高強(qiáng)度、高模量、高韌性，且具有生物降解的環(huán)保性能，有利于聚乳酸的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物降解高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術(shù)

人們對(duì)環(huán)境中塑料廢棄物的關(guān)注推動(dòng)了全球市場(chǎng)對(duì)生物可降解材料的需求。聚乳酸(PLA)是一種來(lái)源于可再生資源的生物可降解材料，具有廣闊的應(yīng)用前景，然而，PLA存在脆性嚴(yán)重、結(jié)晶緩慢、尺寸穩(wěn)定性差等不足，卻又限制了它的廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用添加增韌劑來(lái)改善聚乳酸的韌性。然而，增韌劑的加入使PLA韌性提高的同時(shí)，強(qiáng)度和剛性明顯降低，降低了聚乳酸的實(shí)際使用價(jià)值。為了平衡強(qiáng)度、模量和韌性，出現(xiàn)了各種改性方法，其中，加入納米粒子和增容劑，動(dòng)態(tài)硫化，控制PLA結(jié)晶或形成立構(gòu)晶等被采用，但效果有限，且配方和工藝復(fù)雜，成本較高，甚至引入非生物降解組分不利于材料的生物降解。因此，采用合理的方法在提高聚乳酸材料韌性的同時(shí)提高其強(qiáng)度和剛性，并保持完全生物降解特性，顯得非常重要也更有價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中改性PLA，在提高PLA韌性的同時(shí)，使其強(qiáng)度和剛性明顯降低的技術(shù)問(wèn)題，提供一種增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料及其制備方法，在提高PLA韌性的同時(shí)提高其強(qiáng)度和剛性。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案如下。

本發(fā)明的增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料，采用具有結(jié)晶能力的聚乳酸為原料，經(jīng)干燥、熔融共混、制成片材和單向拉伸制備而成，所述具有結(jié)晶能力的聚乳酸在單向拉伸前的制備過(guò)程中形成了結(jié)晶，結(jié)晶度為2.5％至結(jié)晶完全；

或者，采用具有結(jié)晶能力的聚乳酸為原料，經(jīng)干燥、熔融共混、制成片材、等溫結(jié)晶處理和單向拉伸制備而成，所述等溫結(jié)晶處理為冷結(jié)晶或熔體結(jié)晶，冷結(jié)晶溫度為80-120℃，熔體結(jié)晶溫度為100-130℃，結(jié)晶度為2.5％至結(jié)晶完全；

所述單向拉伸的拉伸溫度分別為55-70℃，拉伸速率分別為5-40mm/min，拉伸倍率分別為0.3-1.5倍。

優(yōu)選的是，所述結(jié)晶處理后，得到的聚乳酸的結(jié)晶度分別為8.0-15.0％。

優(yōu)選的是，所述拉伸倍率分別為0.5-1.0倍；更優(yōu)選的是，所述拉伸倍率分別為0.5-0.8。

優(yōu)選的是，所述干燥分別為在80-100℃真空干燥12-24h。

優(yōu)選的是，所述熔融共混分別為在密煉機(jī)里熔融共混或雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，溫度為170-180℃。

優(yōu)選的是，所述制成片材的方法分別為模壓成型、注塑成型或擠出成型；更優(yōu)選的是，所述模壓成型為：將熔融共混后的材料切割成塊狀，在平板硫化機(jī)上于175-180℃，10MPa的壓力下壓成1mm厚的片材，然后在5秒內(nèi)放置到冷壓機(jī)上在5MPa-10MPa保壓冷卻至室溫。

本發(fā)明的增強(qiáng)增韌的聚乳酸材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將具有結(jié)晶能力的聚乳酸干燥后，熔融共混，制成片材，然后進(jìn)行結(jié)晶處理，得到結(jié)晶的聚乳酸材料；

或者，將具有結(jié)晶能力的聚乳酸干燥后，熔融共混，制成片材，然后進(jìn)行等溫結(jié)晶處理，得到結(jié)晶的聚乳酸材料；