[发明专利]耐热改性聚乳酸材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐热改性聚乳酸材料及其制备方法。本发明的改性聚乳酸材料在120℃的结晶速率为0.3547‑1.056min^‑1，热变形温度为80.0‑120.5℃。本发明的改性聚乳酸材料的制备方法是通过熔体在线聚合改性制备所述改性聚乳酸材料。本发明的制备方法由于采用熔体在线聚合的制备方法，克服了传统熔融共混方法存在的成核剂在聚合物中团聚和分散不均匀的弊端，实现了均匀分散的效果。本发明所制备的改性聚乳酸材料的结晶速度和耐热性获得明显改善，解决了现有的聚乳酸材料用作吸塑产品等时存在的耐热性差的问题，拓宽了聚乳酸的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种耐热改性聚乳酸材料及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

随着国民经济的高速发展，高分子材料的使用已经渗透到人们生活的各个领域，给我们的生活带来了极大的便利，尤其是塑料薄膜材料，其应用面极为广泛。然而，传统的塑料薄膜材料主要以石油基(如聚丙烯、聚乙烯等)为原料制备而成。以这类材料制备成的薄膜材料使用后被丢弃到自然界中难以降解，导致了严重的环境污染问题。伴随着石油资源的日益短缺以及人们对环境问题的高度关注和生活质量要求的提高，开发完全可生物降解性的高分子材料已成为现今国内外的研究热点。

聚乳酸(PLA)属于全生物降解高分子材料，这类材料使用后被丢弃到自然界中，能够在自然界微生物作用下最终全部降解为H₂O和CO₂；同时，制备这些生物降解材料的原料大部分可以是植物基。因此，促进这类材料的使用不仅可以节约宝贵的石油资源，而且材料使用后不会给环境带来任何负面影响，市场前景广阔。

同时，聚乳酸还兼具良好的生物相容性、可加工性和力学性能等优点，因而受到广泛的关注。然而，在实际应用中，聚乳酸自身的一些缺陷也限制了其大规模应用。

具体而言，首先，相对于传统的聚丙烯、聚乙烯材料，聚乳酸材料的售价较高，使制备成的薄膜与传统材料相比价格上在很大程度上失去竞争力；其次，目前的聚乳酸材料耐热性差，使其只能用于制备较低附加值的制品；另外，目前的聚乳酸材料的脆性大，难以直接制备成薄膜。

为了提高聚乳酸材料的耐热性，科研人员做了大量的工作。中国专利申请CN102206406A公开了一种透明耐热聚乳酸改性材料的制备方法，其主要是同时使用成核剂改变聚乳酸结晶状态、扩链剂交联改变聚乳酸分子结构以及将聚乳酸与高玻璃化温度的高分子材料共混这三种提高聚乳酸的耐热性的方法，将这三种方法有机结合后产生协同作用，得到的聚乳酸制品的热变形温度≥100℃，波长400nm-800nm可见光透光率≥85％，生物分解率≥90％。

中国专利申请CN102584567A公开了一种高效聚乳酸成核剂及其制备方法和应用，其制备的成核剂为片层状的亚微米级柠檬酸锌配合物，该成核剂与聚乳酸预先混合后经熔融混炼和模塑成型，可得到高度结晶化和具备优异耐热性的聚乳酸制品，解决了聚乳酸结晶速率慢和耐热性差的问题，提高了聚乳酸制品的成型加工性能，缩短了生产加工周期。

中国专利申请CN106280337A公开了一种用于快速成型的高耐热聚乳酸材料，其采用特定的物化参数的聚乳酸树脂、特定的物化参数的多元羧酸金属盐及其他助剂组合使用，极大地提高了聚乳酸材料的结晶速率和结晶度，因而，使聚乳酸树脂的耐热性能大幅提升，维卡软化点可达135.8℃，因而减小了聚乳酸受热翘曲的现象，大幅提升了聚乳酸树脂的实用性和适用范围。

但是，现有技术中都是通过共混改性的方法来改善聚乳酸的结晶速率和耐热性。此外，由于聚乳酸的热稳定性差，在熔融共混的过程中容易发生降解，导致聚乳酸材料的性能降低，因而大大限制了其应用与推广。

发明内容

作为第一方面，本发明提供一种改性聚乳酸材料，所述改性聚乳酸材料在120℃的结晶速率为0.3547-1.056min^-1，热变形温度为80.0-120.5℃。