[发明专利]一种增韧聚乳酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种增韧聚乳酸及其制备方法。

背景技术

塑料制品在人们的生活中起着不可替代的作用，传统的塑料主要是以石化资源为原料合成得到的，随着石油等不可再生资源的持续消耗，塑料工业的发展面临巨大的挑战。同时，大量废弃的石油基塑料导致的全球白色污染日益增加，为了减少对石油等不可再生资源的依赖，实现高分子材料行业的可持续发展，寻找环境友好的新材料成为人们研究的热点问题，基于这种情况，生物基高分子材料越来越受到人们的高度关注。

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉为原料经过转化和生物发酵制成。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，是公认的环境友好材料。它能够应用于透明性材料领域，无论在医用材料还是环保应用领域都引起了人们的极大关注。同时，它还具有良好的机械性能及物理性能，良好的抗拉强度及延展度、透气性、透氧性及透二氧二碳性等优良性能。目前，聚乳酸已经实现了工业化生产，在国内外均有年产量万吨级的生产线。

聚乳酸虽然有着如果多的优异性能，但它本身的脆性较强，抗冲击性能差，断裂伸长率低的特点严重制约着它在通用塑料里的应用，而一些常用增塑剂的加入，如对苯二甲酸二辛脂、聚乙二醇、甘油等，对于其韧性有所改善，但是这些增塑剂在使用过程中会逐渐向表面迁移而失去增塑效果，从而使增塑的聚乳酸材料不具有长期的稳定性。另外聚乳酸那作为一种生物基塑料，其一大显著特点是其生产不依赖石化资源，但目前多数增韧聚乳酸所采用的增韧剂都是石化资源产品，在如今石化资源紧缺的大环境下，这无疑削弱了聚乳酸作为生物基材料的优势，是现今增韧聚乳酸的一大缺憾。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种具有长效稳定性的增韧聚乳酸的制备方法，并且制备的增韧聚乳酸具有较高的韧性。

本发明提供了一种增韧聚乳酸的制备方法，将聚酯弹性体与聚乳酸在180-220℃，密炼机转速60-80rpm下熔融共混8-10min，得到增韧聚乳酸。所述聚酯弹性体为乳酸-二元酸二元醇共聚物。由于其合成单体均来自生物质资源，这是一种可降解的生物基聚酯弹性体。用该生物基聚酯弹性体来对聚乳酸增韧，所得到的增韧聚乳酸仍然是一种不依赖石化资源而可以生产的材料，这无疑使得该增韧聚乳酸更具有吸引力。另外，该聚酯弹性体中衣康酸的存在，提供了后期可用于交联的双键，因此，这还是一种线性可交联的弹性体。该聚酯弹性体在熔融共混时能够破碎为粒径足够小(平均粒径为760nm)的颗粒，并且能够均匀分散在聚乳酸基体中。在聚乳酸受到外界冲击或进行拉伸的时候，这些弹性体小粒子能够吸收引起聚乳酸基体裂纹产生和扩展的能量，这样也就阻止了裂纹的产生和扩展，从而起到增韧的作用。

作为优选，聚酯弹性体与聚乳酸熔融共混的温度为180-220℃。若熔融共混的温度低于180℃，聚乳酸难以熔融，使得聚酯弹性体被剪切破碎以后很难均匀分散于聚乳酸基体中，影响增韧聚乳酸性能；若熔融共混的温度高于220℃，所述聚酯弹性体很容易进行热氧化交联，交联之后的聚酯弹性体难以通过剪切破碎，无法形成粒径足够小的粒子，进而导致增韧效果下降。

作为优选，聚酯弹性体与聚乳酸熔融共混时密炼机转速为60-80rpm，时间为8-10min。若熔融共混时密炼机转速低于60rpm，或熔融共混时间低于8min,所述聚酯弹性体很难被破碎为粒径足够小的粒子，也难以均匀分布在聚乳酸基体中，这样在增韧聚乳酸在拉伸过程中，这些粒子难以起到组织裂纹扩展的作用，因此无法达到较好的增韧效果；而转速过高，或熔融共混时间过长，已经不能使聚酯弹性体被破碎为粒径更小的粒子，也不会使增韧聚乳酸的性能进一步提高，还会引起不必要的能源浪费。

作为优选，所述聚酯弹性体在所述增韧聚乳酸中含量为5-20wt％,更优选为15-20wt％。当聚酯弹性体的含量超过20wt％时，因为弹性体含量过高而导致在密炼机里熔融共混的过程中破碎困难，使得形成的橡胶粒子粒径较大，且分布也较不均匀，导致得到的增韧聚乳酸性能有所下降。

作为优选，在熔融共混的过程中，还可以加入1.0-3.0wt％的过氧化二异丙苯或0.1-0.5wt％的二苯甲烷二异氰酸酯。