[发明专利]一种聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属高分子复合材料领域，特别涉及一种聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的不断发展，包装材料尤其是薄膜类包装材料的需求量也越来越大。传统薄膜类包装材料主要来源于聚丙烯、聚乙烯等石油基材料，其废弃后很难被处理。如果采用焚烧的方式处理薄膜类包装材料，则会产生大量有毒的副产物；如果采用掩埋的方式处理薄膜类包装材料，由于传统石油基材料降解周期非常长，有的甚至超过100年，这就会带来严重的“白色污染”问题。因此，发展对环境友好的薄膜类包装材料已经成为首要的问题。

聚乳酸来源于玉米、木薯等可再生农作物，相比于其他生物可降解聚合物而言，具有高强度、高模量等优点。其在堆肥的情况下可在较短的时间内完全生物降解，降解的产物为二氧化碳和水，可以被可再生农作物通过光合作用吸收，完成一次循环，整个过程对环境的影响较小。由于聚乳酸具有以上优点，其被广泛的应用在许多领域，包括医疗用品、电子产品外壳、纺织用品及包装材料等，其中在包装材料领域，特别是薄膜类包装材料领域的应用成为了目前聚乳酸研究的热点。

由于聚乳酸为半结晶聚合物，其玻璃化转变温度高，因此造成了其韧性差，脆性大的缺点。为使聚乳酸能够更好的应用于实际生活，需要对其进行增韧研究。目前生产增韧聚乳酸薄膜主要通过聚乳酸加工工艺的改变及对聚乳酸进行改性实现。其中，采用双向拉伸技术制备聚乳酸薄膜是一种较优的加工方法。上海化工厂利用双向拉伸技术生产了BOPLA，其抗拉强度达到了135MPa，透光率达到了92%，综合性能接近甚至优于BOPET薄膜，已经达到了一般包装用膜的性能要求。但是由于双向拉伸技术设备投资大，在一定程度上限制了其广泛应用。

通过改性实现聚乳酸的增韧是目前生产增韧聚乳酸最常见的方法，主要包括共聚改性、共混改性等方法，其中共混改性是一种经济高效的方法。四川大学，郭少华通过将聚乙二醇（PEG）、亚磷酸三苯酯（TPPi）、癸二酸二丁酯（DBS）、柠檬酸二丁酯（TBC）及邻苯二甲酸二丁酯（DOP）与聚乳酸共混，并采用吹塑成型方法制备了增韧聚乳酸薄膜，其最大断裂伸长率超过400%。但是，该共混改性方法中改性剂的添加量大，会使聚乳酸薄膜的拉伸强度大大降低，影响得到的聚乳酸薄膜的透明度。而且由于上述改性剂的分子量低，热稳定性差，随着时间的推移会产生挥发或渗出等情况，使得聚乳酸薄膜由韧性变为脆性，因此薄膜的实用性存在一定的欠缺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种聚乳酸复合材料及其制备方法，在制备过程中加入扩链剂，其能与聚乳酸链上的官能团反应，可以使得聚乳酸分子链形成长支链化结构、同时增大其分子量，最终制备的聚乳酸复合材料不仅大大增强了韧性，而且具有更好的热稳定性和力学性能。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种聚乳酸复合材料，其制备过程中需要的原料包括：聚乳酸、聚酯增韧剂、扩链剂、滑石粉、抗老化剂、抗氧剂和增塑剂。

优选的是，所述制备聚乳酸复合材料的原料各组分的质量百分比关系为：

聚乳酸：60%~80%；

聚酯增韧剂：5%~25%；

扩链剂：0.1%~0.5%；

滑石粉：0.5%~10%；

抗老化剂：0.1%~1%；

抗氧剂：0.1%~1%；

增塑剂：1%~5%。

优选的是，所述的聚乳酸分子量为8~30万；

和/或所述的聚酯增韧剂为聚（ε-己内酯）（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚羟基丁酸酯（PHB）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）其中的一种或几种;

和/或所述的扩链剂为二环氧类扩链剂；

和/或所述的滑石粉粒径为500~2000目;

和/或所述的抗老化剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐、金属钝化剂、二苯甲酮类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂中的一种或几种;

和/或所述抗氧剂为四（β-（3，5二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯、（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸环己酯、硫代二丙酸二月桂酯中的一种或几种。

更优选的是，所述扩链剂为含环氧官能团的苯乙烯/丙烯酸共聚物齐聚物。

优选的是，其制备过程中需要的原料还包括：接枝增韧剂。

优选的是，所述制备聚乳酸复合材料的原料各组分的质量百分比关系为：

聚乳酸：50%~80%；

聚酯增韧剂：5%~25%；