[发明专利]基于生物基聚乳酸与离聚物弹性体的共混材料及制备方法

说明书

一种基于聚乳酸与离聚物弹性体的高柔韧性共混材料及其制备方法，所述共混材料由聚乳酸、基于卤代弹性体和含咪唑单体合成的离聚物弹性体、热稳定剂、抗氧剂和扩链剂组成。本发明所采用的卤代弹性体离聚物由含卤素弹性体材料与含咪唑单体通过季氨化反应得到，所得离聚物侧链的含咪唑阳离子官能团链段含量为3‑15wt％。将聚乳酸与所得离聚物弹性体热塑性弹性体，热稳定剂先进行预共混，再用密炼机或螺杆挤出机熔融加工。本发明材料易得，合成与加工工艺简单，有效提高了聚乳酸的柔韧性，解决聚乳酸材料脆性严重的缺陷，从而拓宽聚乳酸的应用范围。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种基于生物基聚乳酸与离聚物弹性体的共混材料及制备方法。

背景技术

近年来，塑料白色污染和石化资源短缺的问题日益严峻，发展来源于可再生资源的环境友好聚合物材料作为石油基塑料的替代物引起人们广泛的关注，对人类社会的绿色可持续发展具有重要的意义。聚乳酸(PLA)是一种100％来源于可再生资源生物基聚酯，是目前最具商业化发展前景的生物基塑料之一。PLA自身具有优良的生物相容性、可生物降解性和高力学强度等优势，这些优点使得PLA在包装、汽车、纤维、医药器材等领域获得广泛地应用，成为最具有发展前途的石油基塑料替代品之一。PLA基材料在不同领域的广泛应用将极大地促进解决目前所亟待解决的环境问题(如温室气体排放和全球气候变化)。目前，聚乳酸已经实现规模工业化生产，中国已成为仅次于美国的PLA最大生产国，国内公司(如浙江海正等)的PLA产品性能已经达到国际先进水平。

纯PLA本身在物理性能方面与聚丙烯等通用塑料相似，但是PLA本身是脆性材料、断裂伸长率低于10％、冲击强度很低，韧性差，这极大地限制了其广泛应用。因此，对其增韧改性，开发具有高韧性的PLA基材料是促进聚乳酸材料应用的关键问题。目前聚乳酸的增韧改性包括共聚、共混和增塑等方法，其中将PLA与其他柔性聚合物熔融共混具有简单高效，成本效益高且易于工业化等优点，是聚乳酸改性的最有效手段之一。弹性体、柔性生物基塑料或新型合成聚合物都是聚乳酸增韧改性的潜在高效改性剂，特别是商业化弹性体由于其产量大，成本竞争力高，用于聚乳酸材料的增韧对于促进聚乳酸材料的商业化应用具有重要的意义。但是，对于PLA/弹性体共混体系而言，弹性体和PLA之间热力学不相容的问题会导致共混物相分离和界面粘附差，从而极大降低了材料的力学性能，难以获得令人满意的效果。因此改善PLA基体和分散弹性体相之间的相容性是获得高性能PLA/弹性体共混材料的关键。原位接枝反应共混和嵌段共聚物增容是目前常用的改善PLA共混体系界面相容性和材料性能的策略。现有技术中有使用乙烯丙烯酸甲酯丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMA-GMA)作为PLA/PEBA共混物的原位反应性界面相容剂，界面空穴和相界面之间的良好粘接导致PLA基质的大量剪切屈服从而吸收大量的能量，在保持50MPa的拉伸强度的同时，获得高达500J/m的冲击强度。然而，原位接枝反应共混方法不可控，由于存在自由基可能会导致自身交联或者热降解的行为，同时所采用的过氧化物等引发剂难以保证环保安全。嵌段共聚物可以有效促进聚乳酸共混体系的相容性，但现有技术中但合成工艺复杂，条件苛刻，难以大规模制备，成本高昂。

近年来，将商业化弹性体通过化学后改性的手段高效可控的实现功能化，从而与聚合物基体形成分子间相互作用力(如氢键、偶极-偶极作用、离子间相互作用或多种物理相互作用协同)成为一种改善聚合物-弹性体共混体系相容性和性能的有效手段。但是，现有的离聚物离子结构和功能相对单一，对性能、功能及共混体系相行为可调控度较低，难以满足性能要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于生物基聚乳酸与离聚物弹性体的共混材料及其制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种基于生物基聚乳酸与离聚物弹性体的共混材料，其由至少如下几种组分按重量百分比共混而成：

作为本发明的另一方面，提供了一种基于生物基聚乳酸与离聚物弹性体的共混材料的制备方法，包括以下步骤：