[发明专利]一种聚乳酸基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乳酸基复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料加工领域。本发明聚乳酸基复合材料的制备方法包括以下步骤：将填充剂、补强剂、增韧剂和部分聚乳酸加至混合机中，进行预混合，得到预混料；将成核剂溶解于超临界CO₂中，得到S_CCO₂溶液；将预混料通过主喂料口加至挤出机中，将剩余部分聚乳酸从侧喂料口加至挤出机中，同时将S_CCO₂溶液从挤出机的中间区域加入，经挤出机熔融挤出、造粒，得到聚乳酸基复合材料。本发明通过将成核剂制成S_CCO₂溶液，结合部分聚乳酸侧喂的喂料方式，使制得的聚乳酸基复合材料具有高韧性和高强度的特点；而且，本发明制得的聚乳酸基复合材料还可生物降解和循环利用。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸基复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料加工领域。

背景技术

近年来，随着高分子行业的发展，高分子材料由于质轻、简便、价廉等优点越来越受到消费者的青睐，用量不断增大，应用领域也越来越广泛。但是，由于传统高分子降解难，造成了严重的“白色污染”问题。

聚乳酸(PLA)作为一种完全生物降解的材料，备受各国科研机构和企业的关注。但是，由于聚乳酸结晶速度慢、脆性大、韧性差，耐热性能差，限制了其在结构件和功能件中的应用。

中国专利公开号CN201310450893公开了一种3D打印改性聚乳酸材料及其制备方法，通过加入交联剂和增韧剂、补强剂的方法对聚乳酸改性，但该改性方法采用低温行星式球磨机研磨，耗时较长，且采用氮气冷却成本较高，工序较多，不适合大规模工业化量产。同时该改性方法引入了交联剂，延长了聚乳酸生物降解时间。

中国专利公开号CN101168617A公开了聚乳酸增韧改性的方法，它采用聚乳酸与增韧改性剂按比例共混熔融挤出的方法对聚乳酸进行改性，但该改性方法存在增韧剂在聚乳酸基体中分散性差、改性效果不佳的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种聚乳酸基复合材料的制备方法，该方法制得的聚乳酸基复合材料具有高韧性和高强度的特点。

此外，本发明还提供了采用上述方法制得的聚乳酸基复合材料。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种聚乳酸基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

将填充剂、补强剂、增韧剂和部分聚乳酸加至混合机中，进行预混合，得到预混料；

将成核剂溶解于超临界CO₂中，得到S_CCO₂溶液；

将预混料通过主喂料口加至挤出机中，将剩余部分聚乳酸从侧喂料口加至挤出机中，同时将S_CCO₂溶液从挤出机的中间区域加入，经挤出机熔融挤出、造粒，得到聚乳酸基复合材料。

上述制备方法中，部分聚乳酸和剩余部分聚乳酸组成全部聚乳酸。

本发明采用S_CCO₂先将成核剂溶解后再加入到挤出机的中部，使S_CCO₂溶液与聚乳酸在挤出机螺筒中的密闭、高压环境下充分混炼、挤出，从而增加成核剂与聚乳酸的接触面积，增强成核剂在聚乳酸基体中的分散和混合，有利于诱导形成更多数量、更细小均匀的晶核，从而改善聚乳酸基复合材料的抗冲击强度和耐热性。并且，本发明将聚乳酸以侧喂方式加入挤出机，这样降低了挤出机后半段熔体的外润滑作用，增大后端摩擦阻力，提高剪切，增强填充物在聚乳酸中的分散，从而提高聚乳酸基复合材料的韧性。