[发明专利]一种改性聚乳酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物及其制备方法领域，尤其涉及一种改性聚乳酸及其制备方法。

背景技术

在众多的可生物降解高分子材料中，聚乳酸(Polylactide，PLA)被认为是最有应用前景的一种，近年来受到学术界和工业界的广泛关注。合成聚乳酸的原料可以从生物基材料-玉米、秸秆等农作物大规模获得，而且废弃后的聚乳酸可在自然界中微生物作用下完全分解成二氧化碳和水。同时，聚乳酸还具有强度高、透明性好、生物相容性好等诸多优点。其次，聚乳酸还具有良好的加工性能，可采用通用的加工方法，如挤出，注塑，吹塑、纺丝等进行成型加工。但是聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能较差，这在很大程度上限制了它的应用范围，特别是要求具有较高韧性的领域。因此，对聚乳酸进行增韧改性，降低成本成为该领域的研究重点。

添加弹性体是改善聚乳酸冲击性能的常用手段，乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)弹性体可用于增韧聚乳酸，美国杜邦公司专利(CN1894338)采用甲基丙烯酸缩水甘油酯/乙烯/丙烯酸酯三元共聚物或该三元共聚物与离聚物/阳离子接枝催化剂来改善聚乳酸树脂的冲击性能。日本东丽公司专利(CN101275011)采用E-MA-GMA弹性体和碳酸钙复配的方式增韧聚乳酸。日本Oyama研究发现(Polymer，2009，50：745-751)，E-MA-GMA弹性体对聚乳酸的增韧效果不明显，只有经过后续退火处理后，PLA共混物的冲击强度才能大幅上升。美国Zhang研究小组采用E-MA-GMA和锌离子离聚物增韧PLA(Macromolecules，2010，43：6058-6066.)，当加工温度为185℃时，增韧效果不明显，而当加工温度升为240℃时，共混物的冲击强度大幅上升，达到超韧效果。

美国杜邦公司专利(CN1894338)采用E-MA-GMA弹性体或者该弹性体与离聚物/阳离子接枝催化剂来改善聚乳酸的冲击性能，但是该专利涉及到的配方需要较高的弹性体含量，必然导致材料的成本较高，而且成型性较差。

日本东丽公司专利(CN101275011)采用E-MA-GMA弹性体和碳酸钙相结合的方式增韧聚乳酸，但是该专利涉及到的配方需要较高的E-MA-GMA弹性体和碳酸钙组合物的含量，增韧效率不高。而只加入E-MA-GMA弹性体时，只有在弹性体含量比较高的时候聚乳酸复合材料的冲击性能才有明显的提高。

日本的Oyama采用E-MA-GMA弹性体增韧聚乳酸时，需要经过后续退火处理，PLA共混物的冲击强度才能大幅上升。但是从实际生产的角度来看，后续退火无形中增加了生产成本，降低了生产效率。美国的Zhang研究小组采用E-MA-GMA和大量锌离子离聚物增韧PLA，加工温度高达240℃，共混物的冲击强度才能大幅上升，达到超韧效果。但是高温熔融加工聚乳酸会导致聚乳酸的严重降解，降低其他力学性能。同时，添加大量的第三组分锌离子离聚物，造成了工艺的复杂和成本的上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种改性聚乳酸及其制备方法，在较低的温度下制备缺口抗冲击强度较高的改性聚乳酸。

为了解决现有技术问题，本发明提供了一种改性聚乳酸，包括聚乳酸、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、催化剂；所述改性聚乳酸通过所述聚乳酸、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物在催化剂作用下反应得到，所述催化剂为叔胺类或磷类催化剂。

优选的，所述催化剂为N，N-二甲基十八胺、N，N-二甲基异丙醇胺、4-氨基-N，N-二甲基苯胺或乙基三苯基溴化磷。

优选的，所述聚乳酸、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物与催化剂按质量比为(75～80)∶(20～25)∶(0.1～0.3)。

本发明还提供了一种改性聚乳酸的制备方法，包括：

a)先将聚乳酸、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、催化剂预混，得到树脂组合物；所述催化剂为叔胺类或磷类催化剂；

b)将所述树脂组合物在160～200℃下熔融混炼，发生开环反应得到改性聚乳酸。

优选的，所述催化剂为N，N-二甲基十八胺、N，N-二甲基异丙醇胺、4-氨基-N，N-二甲基苯胺或乙基三苯基溴化磷。

优选的，所述聚乳酸、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物与催化剂按质量比为(75～80)∶(20～25)∶(0.1～0.3)。

优选的，所述预混的温度为150～180℃。

优选的，所述熔融混炼使用的设备为密炼机。

优选的，所述密炼机转速为50～100r/min。