[發(fā)明專利]一種耐高溫抗沖擊高強(qiáng)度的改性聚乳酸材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114410091B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 花月慶;李保印;石耀東;祁先勇;陳連清
• 申請（專利權(quán)）人: 萬華化學(xué)（寧波）有限公司;萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L83/06;C08K3/36;C08K5/5465
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本發(fā)明公開了一種耐高溫抗沖擊高強(qiáng)度的改性聚乳酸材料及其制備方法。所述改性聚乳酸材料由包括以下重量百分比的各原料組分制得：聚乳酸材料，88～98%，優(yōu)選92～97%；端環(huán)氧基硅油，0.5～5%，優(yōu)選1～4%；硅烷偶聯(lián)劑，0.1～3%，優(yōu)選0.3～2%；填料，0.5～5%，優(yōu)選1～4%。本發(fā)明可以得到熱變形溫度高、抗沖擊性好、強(qiáng)度高，同時成型性好、可降解度高的改性聚乳酸材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性聚乳酸材料，尤其涉及一種耐高溫抗沖擊高強(qiáng)度的改性聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸(PLA)，又稱聚丙交酯，是以乳酸為原料聚合得到的聚酯類聚合物，是一種可完全生物降解的材料。聚乳酸的熱穩(wěn)定性好，加工窗口寬170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進(jìn)行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸、注射吹塑等，在日用品、包裝、醫(yī)療、紡織、電子電器等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是由于PLA本身存在脆性大(其斷裂伸長率5％左右，IZOD缺口沖擊強(qiáng)度小于4kJ/m²)和高溫性差(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度50～80℃，熱變形溫度小于60℃)的問題，限制了其在耐高溫和沖擊有要求領(lǐng)域的使用，如一次性吸管，餐盒，纖維紡絲等。

為了解決聚乳酸的耐高溫和抗沖擊問題常用的方法是加入成核劑、填料、與高熱變形溫度聚合物共混、交聯(lián)、加入彈性體等，但是單純加入成核劑和填料對熱變形溫度的提升不明顯，與高熱變形溫度聚合物共混會因加入量過大，導(dǎo)致PLA降解困難，交聯(lián)會導(dǎo)致PLA流動性降低，做薄壁制品困難，且上述方案不能解決抗沖擊差的問題；加入彈性體增韌一方面加入量較大，影響PLA的降解，另一方面會使PLA的熱變形溫度降低。因此，目前行業(yè)內(nèi)對于如何解決可降解PLA材料高熱變形溫度、高強(qiáng)度和高抗沖擊性能的平衡問題還是一個棘手的研究課題。

專利CN102206406A通過使用成核劑改變聚乳酸結(jié)晶狀態(tài)、擴(kuò)鏈劑交聯(lián)改變分子狀態(tài)、將PLA與高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度聚合物共混的方法制備了熱變形溫度超過100℃的改性聚乳酸材料。但該方法不能改善聚乳酸抗沖擊性能差的問題，且會導(dǎo)致聚乳酸制品成型困難，可降解程度也會降低。

專利CN113717510A通過將左旋聚乳酸、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，但是一方面目前右旋的PLA無法量產(chǎn)，另一方面使用的橡膠制備過程復(fù)雜，且添加比例最高達(dá)30％，嚴(yán)重影響了聚乳酸材料的降解。

專利CN103724958A采用丁二烯/丙烯酸丁酯嵌段共聚物作為增韌劑，能夠提高聚乳酸復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。但該類增韌劑通過共價交聯(lián)的形式存在于體系中，會嚴(yán)重影響PLA的降解能力，而且添加量高達(dá)20％，也會影響整體材料的可降解性。此外，交聯(lián)后PLA熔體的流動性降低，影響制品的成型，且需要額外加入大量的填充料來彌補(bǔ)強(qiáng)度的降低，此外也未能解決PLA熱變形溫度低的問題。

以上專利技術(shù)制備的改性聚乳酸材料存在不能同時解決高熱變形溫度和高抗沖，彈性體用量過高，影響PLA降解，制備過程復(fù)雜，影響制品成型等諸多問題，需要尋找新的解決方案以解決改性聚乳酸材料熱變形溫度低、抗沖擊性能差等問題的同時保持PLA較高的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種耐高溫抗沖擊高強(qiáng)度的改性聚乳酸材料及其制備方法。本發(fā)明將端環(huán)氧基硅油與聚乳酸材料共混擠出，可通過端環(huán)氧基與羥基的反應(yīng)將硅油分子接枝到聚乳酸分子鏈中，并通過硅油分子的纏繞作用限制聚乳酸分子鏈的運(yùn)動，提高其熱變形溫度；另一方面，在受到外界沖擊力時，纏結(jié)的硅油分子會吸收部分沖擊能量，有助于提高聚乳酸材料的抗沖擊性，并且該方式僅通過硅油分子的物理纏繞作用限制聚乳酸分子鏈的運(yùn)動，并未引入交聯(lián)鍵，不會影響聚乳酸的可降解能力，在注塑成型的高溫操作條件下也會解纏繞從而恢復(fù)聚乳酸的成型能力，因此得到的聚乳酸材料不僅熱變形溫度高、抗沖擊性好，并且成型性好，可降解度高。