[发明专利]聚乳酸增韧改性的方法

说明书

技术领域

本发明聚乳酸，尤其涉及聚乳酸共混改性，特别为对聚乳酸进行增韧改性，属于聚合物共混改性技术领域。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的合成高分子聚合物，具有良好的生物相容性和安全性，对人体无毒无害，在体内及自然环境中能够逐步降解，最终分解为二氧化碳和水。因此，聚乳酸工业化前景看好，可以替代传统材料，广泛应用于医疗、药学、农业、包装、服装等领域。

使用发现，用作包装材料的热塑性聚乳酸树脂，其弹性模量高，相应的热成型制品刚性也高，成型加工后得到的聚乳酸片材、薄膜等热塑制品脆性也高。这不仅在成型加工过程中容易产生废品，制品在使用过程中也容易撕裂损毁，这就限制了聚乳酸树脂在包装领域的大规模推广应用。为此，人们在聚乳酸的成型工艺、共聚改性、共混改性等方面进行了大量的研究和开发工作。例如，中国专利CN1701082公开了聚甲醛(POM)与聚乳酸混合，并加入抗冲改性剂以提高混合物的抗冲击性能的技术方案。该方案改善了混合物的抗冲击性能，但是由于该两种添加物的添加量较大，势必影响最终产品的降解性能，从材料的可降解性能来说还存在不足。CN1489616公开了一种含有聚乳酸的三元混合物，其中包括一种芳香族-脂肪族聚酯(A)、一种脂肪族聚酯(B)和一种聚乳酸聚合物(C)，其中A的浓度基于(A+B)在40～70Wt％范围内变化，C的浓度基于(A+B+C)在6～30Wt％之间变化。这种三元混合物的韧性较好，但其中聚乳酸含量低于30Wt％，混合物的生物降解性能受到影响，对于可再生材料的利用率不高，降低了实际使用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乳酸增韧改性的方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：聚乳酸增韧改性的方法，将聚乳酸与增韧改性剂按比例混合并干燥，使干燥后的混合物的含水率低于50ppm，然后采用熔融挤出的方法将其模塑成制品，其特征在于：所述增韧改性剂是熔点在125～200℃之间的共聚酯，共聚酯的用量占聚乳酸用量的1～20Wt％，熔融挤出的加工温度为180～240℃。

进一步实现本发明目的的更详细的技术解决方案是：上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述共聚酯是，在对苯二甲酸和乙二醇这两种单体进行酯化和缩聚反应过程中、添加第三单体所生成的特性粘度为0.55～0.75的共聚酯。

更进一步地，上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述第三单体是：间苯二甲酸、己二酸、丁二酸、癸二酸、己二胺、1，4-丁二醇、1，4-环己烷二甲醇、数均分子量为200～4000的聚乙二醇，这几种物质中的一种或几种；尤其是选用：间苯二甲酸、己二胺、1，4-丁二醇、1，4-环己烷二甲醇、数均分子量为200～4000的聚乙二醇，这五种物质中的一种或几种。

更进一步地，上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述共聚酯的熔点优选范围是125～175℃。

再进一步地，上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述聚乳酸与共聚酯混合后的干燥过程是在90～110℃温度下干燥4小时以上。

这样，本发明通过添加共聚酯对聚乳酸进行增韧改性，起到了现有技术所无法达到的技术效果，具体表现在：

(1)经过改性后的聚乳酸树脂，其拉伸断裂伸长率由原来的1～5％提高到10～300％，增韧效果十分显著，可应用于包装用片材和薄膜的加工生产，且共聚酯用量低，能够充分发挥聚乳酸可生物降解的优点；

(2)增韧过程在常规的熔融挤出机上即可实施，不必借助特殊设备，也不必添加其它助剂，操作过程简便易行；

(3)用于增韧的共聚酯可以利用现有的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)工业装置进行生产，第三单体可选范围广，对PET装置的工艺调整非常有限，获得的共聚酯生产成本较低、产品质量比较稳定。

具体实施方式

“共混”是聚乳酸增韧改性的常用方法，其基本过程是：将PLA树脂与增韧改性剂按比例混合并干燥，使干燥后的混合物的含水率低于50ppm，然后采用熔融挤出的方法将其模塑成制品。尽管前人在这方面进行了大量的研究，尝试使用多种聚合物作为增韧改性剂，但仍存在这样或那样的不足，效果不尽如人意。申请人经过研究发现，采用共聚酯作为增韧改性剂可以起到意想不到的技术效果，能够极大地提升PLA的韧性和可加工性能。