[发明专利]一种高性能聚乳酸基复合材料的制备方法

说明书

本发明属于聚合物材料领域，涉及一种高性能聚乳酸基复合材料的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、将一定重量百分比的聚乳酸、纳米氧化物和陶瓷质晶须在真空干燥箱中，60℃~120℃温度条件下干燥20分钟~12小时；b、采用改性剂对干燥后的纳米氧化物和陶瓷质晶须进行表面改性；c、将聚乳酸、改性后的纳米氧化物和陶瓷质晶须加入高速混合机中，并混合均匀；d、将混合后的原材料加入至双螺杆挤出机中在160℃~210℃熔融共混、冷却、造粒后得到本发明材料。本方法采用纳米氧化物与陶瓷质晶须协同增强聚乳酸，显著提高了聚乳酸基复合材料的综合性能。本发明制备工艺简单，操作方便，生产成本较低，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于聚合物材料领域，具体涉及一种高性能聚乳酸基复合材料的制备方法。

背景技术

聚乳酸是一类环境友好型生物降解材料，它被称为绿色环保型可降解材料。由于乳酸单体可以从无毒的可再生原料和天然存在的有机酸中提取，由此聚乳酸成为最有前途的生物聚合物之一。聚乳酸是一种脂肪族聚酯类化合物，具有良好的可生物降解性和生物相容性。这类塑料具有与通用塑料十分相似的物理机械性能，同时具有良好的加工性能。

聚乳酸可用于工农业生产领域、生活领域、电子领域、医用领域等多个方面。在工农业生产中可用于水产用材，农用薄膜，建筑用薄膜绳索，林业用材，沙漠绿化的保水材料等。在生活领域可用于一次性餐具，食品包装材料，微波炉用具材料等。在电子领域可用于笔记本电脑部件材料、手机部件及机壳材料、光盘盘片等。医用材料领域可用于一次性输液工具、免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤等；高强度的聚乳酸可用于骨修复及骨折固定针。

但聚乳酸材料也存在相当多的缺点，比如聚乳酸的强度不能满足要求，而且发生热变形时温度会比较低，并且还会存在抗冲性能比较差等缺点。这些缺点严重阻碍了聚乳酸材料的应用。因此，当今对于可降解聚乳酸基复合材料的研究会有很重要意义。纳米氧化物具有较高的比表面积、较高的流动性、较好的尺寸稳定性、较高的刚性等特点，与聚乳酸复合后可以提高聚乳酸的结晶性以及力学性能。另外，碳化硅（钛酸钾）晶须具有优良的机械性能、耐热性、耐用腐蚀性以及抗高温氧化性能，该晶须与基质材料具有良好的相容性，已成为各类高性能复合材料的主要增强、增韧剂之一。

因此，为了更好地满足聚乳酸在电子、医学、工业等领域的应用，本发明拟以纳米氧化物和SiC晶须协同增强聚乳酸，以便制备一种低成本、高性能聚乳酸基复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高性能聚乳酸基复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

a、将一定重量百分比的聚乳酸、纳米氧化物和陶瓷质晶须在真空干燥箱中，60℃~120℃温度条件下干燥20分钟~12小时；b、采用改性剂对干燥后的纳米氧化物和陶瓷质晶须进行表面改性；c、将聚乳酸、改性后的纳米氧化物和陶瓷质晶须加入高速混合机中，并混合均匀；d、将混合后的原材料加入至双螺杆挤出机中在160℃~210℃熔融共混、冷却、造粒后得到本发明材料。

所述一定重量百分比为：聚乳酸占87%~98.5%，纳米氧化物占1%~8%，陶瓷质晶须占0.5%~5%。

所述纳米氧化物为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米二氧化钙、纳米氧化铝中的任意一种或其混合物。

所述纳米氧化物的平均颗粒尺寸为10纳米~100纳米。

所述陶瓷质晶须为碳化硅晶须、钛酸钾晶须中的任意一种或其混合物。

所述陶瓷质晶须的直径为0.1微米~1.5微米，长为5微米~50微米。

所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸中的任意一种。

所述高速混合机的均匀混合时间为30分钟~60分钟。