[发明专利]一种高抗冲的聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高抗冲的聚乳酸复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

高分子材料由于其自身优异的性能，在国民经济和人们生活中得到广泛应用。然而现在使用的大多数高分子材料在自然环境中都难以降解，大量塑料废弃物造成严重的白色污染，导致人类生存环境的恶化。而且合成此类高聚物的原料大多来源于有限不可再生的石油资源，这不符合人类可持续发展的要求。近年来，为解决塑料垃圾问题，摆脱对石油资源的依赖，开发来源于可再生资源的完全可生物降解材料已成为学术界和工业界的研究热点。

在众多已开发的生物降解高分子材料中，聚乳酸是最有发展潜力的一种。聚乳酸是一种以可再生资源为原料经过化学合成制备的生物降解高分子。它以生物资源为原料，摆脱了对石油资源的依赖，同时其具有良好的生物降解性、相容性和可比拟通用塑料的力学强度，因此它被认为是石油基聚合物的理想替代品。近年来，随着价格的降低，聚乳酸的应用逐渐扩展到通用塑料领域，特别是包装材料方面。这对于减少环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应方面具有十分重要的意义。然而，聚乳酸柔软性和抗冲击性能较差，常温下是一种硬而脆的材料，这直接导致其不适宜用于韧性要求较高的领域，限制聚乳酸的广泛应用。为克服上述缺点，改善PLA材料的力学性能和加工性能，人们已经在PLA化学改性和物理共混改性方面做了许多的工作。化学共聚改性可提高聚乳酸的韧性或柔软性。中国专利CN1367189A将聚乙烯醇、丙烯酸等接枝到聚乳酸主链中，明显改善了聚乳酸的柔韧性，但是工艺复杂，成本较高，商业上成功通过共聚合技术提高聚乳酸韧性的例子较少。相对于化学改性，物理共混改性更为经济有效。中国专利CN 03117482.5和CN0212345.1通过向聚乳酸添加小分子增塑剂有效地降低聚乳酸的玻璃化转变温度，提高聚乳酸分子链的活动能力，从而改善聚乳酸的脆性。但是小分子增塑剂易迁移，导致材料老化(Polymer 44(2003)7679-7688)，而且增塑聚乳酸材料的强度和耐热性在某些应用领域达不到要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚乳酸所存在的问题，提供一种高抗冲的聚乳酸复合材料及其制备方法。

本发明提供的一种高抗冲聚乳酸复合材料的配方的组成成分和重量份数为：聚乳酸100份、聚醚-b-酰胺类热塑性弹性体5—40份和热稳定剂0.01-5份组成；

所述的聚乳酸数均分子量为5—20万；

所述的聚醚-b-酰胺类热塑性弹性体为端羧基脂肪族聚酰胺嵌段与端羟基聚醚二元醇通过酯化反应制备的多嵌段共聚物，其结构

式中，PA为硬段聚酰胺段，PE为软段聚醚段；

硬段聚酰胺段包括尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙4/6、尼龙6/6、尼龙6/10、尼龙6/11或尼龙6/12；

软段的聚醚二元醇包括聚环氧乙烷、聚环氧丙烷或聚四氢呋喃；

硬段聚酰胺(PA)和软段聚醚(PE)嵌段的相对分子质量分别为500～1000和1000～3000，聚醚软段的质量分数应为60％～80％；

热稳定剂为四[3-(3′，5′—二叔丁基)丙酸]季戊四醇(抗氧剂1010)、三(2，4—二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)或双(2，4—二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(AT—626抗氧剂)。

一种高抗冲的聚乳酸复合材料制备方法如下：

按配比将预先干燥的聚乳酸、聚醚-b-酰胺类热塑性弹性体和抗氧剂进行机械混合，混合时间3—5分钟，然后将混好的材料加入到密炼机中，在180—200℃、50—80转/分钟的条件下混合5—8分钟；再在开炼机上于180—200℃拉出片材，冷却后的片材再用切粒机切成粒料；或者，

预混合的材料后直接用双螺杆挤出机挤出造粒得到目标材料；所述的挤出造粒条件为：双螺杆挤出机的设定温度为：一区：120-140℃，二区：160-180℃，三区：170-190℃，四区：175-200℃，五区：180-200℃，六区：180-210℃，七区：180-200℃，机头：170-195℃；螺杆转速：100-300rpm。

本发明的优点是：选用的弹性体增韧剂有效提高了聚乳酸的抗冲击强度，冲击强度高达66KJ/m²，解决聚乳酸材料脆性严重的缺陷，从而拓宽聚乳酸的应用范围；选用的抗氧剂可以防止加工过程中聚乳酸的热降解。且加工原料易得，生产工艺简单；用物理共混的手段降低材料的脆性，成本低廉，适合大规模生产。

具体实施方式