[发明专利]一种快速成型可降解复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种快速成型可降解复合材料及其制备方法，按质量份，所述材料由下述组分组成：聚乳酸（PLA）50~80、聚乙醇酸(PGA) 20~50、羧基化增韧剂5~50、羧基封闭剂5~30、增粘发泡剂1~10、活性调节剂0.5~2份、熔体强度调节剂0.5~1份组成。本发明的优点是结合了动态交联和发泡技术，制备了一种快速成型的可降解复合材料，克服了常规的耐高温型可降解复合材料模内结晶成型速度慢、韧性差、强度低、制品密度大等缺点，该材料可用于一次性日用品及户外用品，尤其在用于一次性注塑制品方面具有明显的优势。

技术领域

本发明属于可降解塑料领域，具体涉及一种快速成型可降解复合材料及其制备方法。

背景技术

大多数塑料具有密度低、便于加工成型，耐久性良好等特点，在我们日常生活中被广泛使用。然而，当塑料被废弃并丢入环境中后，其不易降解的特性却会带来严重的环境污染。

鉴于上述原因，可降解塑料越来越受到人们的关注，例如聚乳酸(PLA)就是一种较为广泛使用的可降解塑料。乳酸具有旋光异构现象，因此其聚合物聚乳酸也可分为左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）、以及消旋聚乳酸，综合产品性能和价格成本等多方面考虑因素，PLLA已成为目前工业化生产中最普遍采用的PLA品种。

PLA是一种可结晶的可降解塑料，将PLA熔体高速冷却后，可以得到透明的非晶态PLA，这种PLA不具耐热性能，其热变型温度仅为55~60℃，不能用于热水接触领域及甚至不能满足常规的运输需求，因此，对于PLA耐热制品而言，PLA必须呈现出晶态才能表现出良好的耐热性。未经特殊改性的PLA的结晶速度慢，采用高温模具成型（模内结晶）的聚乳酸往往需要较长的成型周期，生产效率较低，这给PLA的进一步推广应用带来了困难。现有技术中也有采用模外结晶工艺制备耐热的聚乳酸制品，就是用普通的冷模注塑得到聚乳酸制品，然后放置于烘箱中进行高温烘烤结晶，但这一工艺容易造成制品的变形，并且由于结晶收缩等原因通常无法得到表面高光的制品，仅能得到表面哑光的制品。

现有技术中也有采用添加大量无机填料来促进PLA结晶的。例如，公开号为 CN103467947 A的专利公开了一种以滑石粉为填料和成核剂的聚乳酸复合材料及其制备方法，但如此制得的聚乳酸由于添加了大量的滑石粉，其制品韧性较差，Lzod缺口冲击强度不超过8kJ/m²，制品密度也会较大。

聚乙醇酸（PGA）可通过乙交酯（乙醇酸的二元环状缩聚物）开环聚合得到，也可通过乙醇酸、乙醇酸甲酯等原料在催化剂作用下真空缩聚得到。随着现代煤化工技术的发展，乙醇酸甲酯作为煤化工副产物变得简单易得，这也在一定程度上推进了PGA的大众化之路。PGA是一种结构最简单的可降解高分子材料，也是最早商品化的一种体内可吸收合成高分子材料，具有优异的气体阻隔性、机械性能、可降解性和较高的结晶速度，在包装、医药领域有着广阔的应用前景。但由于自身结构原因，PGA主链中的酯键周围没有疏水性基团保护，并且主链酯键密度大，易于水解，其制品在湿热环境中往往降解很快，这就难以保证PGA制品在在湿热环境中依旧能够保持良好的使用性能。并且PGA主链的高密度酯键和结构规整的特点造成其熔点高，往往超过220℃，这也就意味着PGA需要在较高的温度下才能实现热加工或同其它聚合物共混改性，对于大多数可降解塑料而言，超过210℃的热加工对物料的力学性能和外观色泽以及耐久性都会带来明显的不利影响，因此，PGA的易水解和高熔点特性对于其应用也是非常不利的。PGA由于其高结晶性和主链刚性特点，其韧性也很差，并且密度高达1.5g/cm³，这对于其在薄壁塑料生活用品领域的应用尤其不利。