[发明专利]一种增强增韧聚乳酸材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种增强增韧聚乳酸材料及其制备方法，涉及高分子材料领域。该制备方法包括：将层状双羟基金属氧化物、ε‑己内酯混合后得到反应物，开环聚合反应得到聚己内酯改性物。将聚己内酯改性物与二异氰酸酯进行加聚反应得到预聚体。将预聚体与扩链剂反应得到聚氨酯改性物。将聚氨酯改性物与聚乳酸熔融共混得到增强增韧聚乳酸材料。聚氨酯改性物中的柔性链段提高了材料的弹性和柔顺性，且其含有的刚性链段提高了材料的强度和耐热性，最终提高材料整体力学性能。片层结构的层状双羟基金属氧化物分散在基材中，提高材料的弯曲强度和拉伸强度，且其具有的“锚定效应”可以避免简单的物理共混容易发生的改性剂相容性和迁移问题。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，且特别涉及一种增强增韧聚乳酸材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)材料作为一种完全可生物降解的脂肪族聚酯，具有优异的生物相容性和刚度。这种线型热塑性生物可降解脂肪族聚酯以玉米、小麦、木薯等植物中提取的淀粉为最初的原料，经过酶分解得到葡萄糖，再经过乳酸菌发酵后变成乳酸，然后经过化学合成得到高纯度聚乳酸。PLA材料具有良好的力学强度、热塑性、成纤性以及透明性等，适用于多种加工方法，被认为是最理想的石油基塑料的替代材料。由乳酸制备的聚乳酸可在自然环境中经微生物降解为二氧化碳和水，对环境无污染，在医用、农用及通用塑料等领域应用广泛。同时聚乳酸也存在一些较为明显的缺点：(1)聚乳酸由于主链酯基的极性和侧甲基的位阻，导致链段刚性较大，抗冲击性能差；(2)聚乳酸存在着结晶速率慢，结晶缺陷多等问题，进一步恶化了其力学性能等，限制了PLA材料在通用塑料领域的广泛应用。

通常可以和其它柔性高分子材料进行共聚、共混和复合等改性方法来改善PLA材料的韧性，但PLA材料与大部分高分子材料的相容性较差，物理共混条件下对PLA材料的性能改变有限。而一些改性剂，如聚乙二醇等，对PLA具有良好的增塑效果，能有效提高PLA的韧性。但改性剂的分子量低，热稳定性差，在使用过程中会缓慢迁移到材料表面，且容易与PLA发生相分离导致材料韧性下降，不能起到长效的增塑效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强增韧聚乳酸材料的制备方法，此制备方法操作简单，容易实现，适用于工业化大规模生产。

本发明的另一目的在于提供一种增强增韧聚乳酸材料，该材料具有良好的韧性和强度，且抗冲击和拉伸能力强，材料的性能稳定，整体力学性能优良。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种增强增韧聚乳酸材料的制备方法，其包括以下步骤：

将层状双羟基金属氧化物、ε-己内酯混合后得到反应物，然后升温至100～140℃，在催化剂的作用下进行开环聚合反应得到聚己内酯改性物。

将聚己内酯改性物与二异氰酸酯进行加聚反应得到预聚体，将预聚体与扩链剂反应得到聚氨酯改性物。

将聚氨酯改性物与聚乳酸熔融共混得到增强增韧聚乳酸材料。

本发明提出一种增强增韧聚乳酸材料，其根据上述制备方法制备得到。

本发明的增强增韧聚乳酸材料及其制备方法的有益效果是：

层状双羟基金属氧化物(LDHs)是一种无机层状纳米粒子，具有尺寸小、表面积大、易产生表面效应等特点，能够提高材料的韧性，改善材料的相容性，且能够提高材料的尺寸稳定性和加工流动性等。