[发明专利]一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸30~70份、聚甲基丙烯酸甲酯30~70份和聚乙烯基甲基醚5~25份。本发明通过向PLLA/PMMA共混物中添加PVME，使共混组分变得微细，提高了共混组分的分散均匀性，从而降低了共混组分从相分离转变为均相结构的温度，还会促进体系的结晶速率和提高结晶组分的结晶度，从而解决了PLLA/PMMA共混体系存在的缺陷。本发明制备方法简单易控，原料简单易得，无助剂添加，生产成本低、污染少，可实现大规模工业化生产，同时也为聚合物共混提供了新的思路，具有一定的理论研究指导意义。

技术领域

本发明涉及聚合物共混改性技术领域，具体涉及一种利用PVME改性剂来促进PLLA/PMMA共混材料相容性与结晶性的材料制备方法。

背景技术

PLA（聚乳酸）具有良好的机械性能、来源广泛、无毒无害、可降解等优点，在生物医药、包装、纤维，电子行业等领域具有重要应用。但是其分子极性较大、分子量分布较窄、加工性能差、熔体强度低等劣势在一定程度上限制了聚乳酸的发展与应用。PMMA是一种石油基不可降解高分子材料，但它却能循环使用，有利于环保与可持续发展。PMMA具有较高的玻璃化转变温度和透明度，将PMMA与PLLA进行共混改性后可有效提高聚乳酸的耐热性及透明性，这对于拓宽生物基聚乳酸材料的工业应用领域具有重要意义。

但是，PMMA与PLLA共混物后的相容性较差，导致其容易发生相分离。此外，由于PMMA的玻璃化转变温度较高，分子链运动较慢，可限制PLLA的分子链运动，导致其结晶性能下降，因此在一般的成型加工过程中难以制备高分子量的结晶复合材料。

针对PLLA/PMMA共混物材料的相容性与结晶度，国内外的研究者们开展了一系列研究工作，如Lin等人在mPOE 反应性增容聚乳酸与聚甲基丙烯酸甲酯共混性能研究中发现，当对不同共混比例 PMMA/PLA样品进行 SEM分析时，可观察到断面中的“空穴”结构。“空穴”结构说明两者原料间表面张力大，相容性差，其黏结力弱。PLA 含量为40% 的PLA/PMMA共混物断面图中，可看到该断面所呈现“空穴”结构数量多，没有出现明显交联状结构。当PLA含量增加至50%时，断面中的“空穴”虽然减少，但依然存在许多颗粒状微观粒子，分散性差，说明该复合材料的相容性并不理想。Eguiburu等人研究了结晶型聚乳酸(PLLA)与PMMA共混后的共混物，由DSC实验结果得出，共混体系具有两个相互靠近的玻璃化转变温度，从而得出PLLA/PMMA是部分相容的共混体系。Li等人研究发现，在DSC第一次升温曲线中，PMMA的引入可以消除PLLA的结晶峰。说明在升温过程中，PLLA结晶被无定型的PMMA所限制，从而使得PLLA来不及结晶。 Zhang指出只有当PLLA/PMMA共混物中PLLA的含量高于90%的时候，才有可能在第二次DSC升温曲线中观察到PLLA晶体的结晶和融化。Fan在研究PLLA/PMMA共混材料的结晶性能时发现，当PMMA含量较少时，共混材料的Avrami指数n介于3~4之间，说明PMMA的加入并未改变PLLA的成核机理与晶体生长方式。而当PMMA含量较高时，共混材料的Avrami指数n4，其原因是PMMA对PLLA成核速率的影响大于对晶体生长速率的影响，当PMMA含量较高时，共混材料的结晶诱导时间长，造成Avrami指数偏大。PMMA与PLA材料共混时，虽然可以得到性能优异的复合材料，但共混时仍存在材料间相容性较差，结晶性较低等问题。所以仍需寻找到促进聚乳酸与PMMA共混体系相容性以及结晶性的方法。

以往有关PLLA/PMMA共混体系的研究，主要是研究二者共混体系中时的相行为。研究发现，PLLA/PMMA共混时存在UCST行为。当共混体系加热到一定温度时，共混体系会从相分离结构转变为均相结构。由于PMMA是非晶性聚合物且玻璃化温度较高，与PLLA共混时，还会明显抑制共混体系中PLLA的结晶。因此PLLA/PMMA共混体系的相容性和结晶性是亟需解决的问题。

发明内容