[发明专利]一种聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料及其制法

说明书

本发明涉及聚乳酸材料技术领域，且公开了一种聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料，包括以下配方原料及组分：改性淀粉、DL‑乳酸、催化剂、低密度聚苯乙烯、环氧树脂、引发剂。该一种聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料，马来酸酐与淀粉发生酯化开环反应，使马来酸酐接枝淀粉，马来酸酐的烯基与低密度聚乙烯通过自由基聚合反应，使淀粉接枝改性聚乙烯，马来酸酐的羧基在与乳酸中的羟基反应，制备得到聚乙烯接枝改性的聚乳酸，聚乙烯具有优异的耐低温能力，可以增强聚乳酸材料的耐低温性能，通过化学键结合的方式，使淀粉成功与聚乳酸材料复合，改善了淀粉在聚乳酸材料中的分散性和相容性，增强聚乳酸材料的生物降解性能。

技术领域

本发明涉及聚乳酸材料技术领域，具体为一种聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料及其制法。

背景技术

聚乳酸可以由可再生的植物资源提取的植物淀粉为原料而制成，淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，以乳酸为主要单体聚合得到的高分子聚合物，乳酸原料来源广泛并且可以再生，聚乳酸的生产过程污染很小，聚乳酸可以被微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不会污染环境，实现在自然界中的循环，具有良好的生物可降解性，因此聚乳酸是一种理想的绿色高分子材料，聚乳酸热稳定性良好，可用多种方式如挤压、注射吹塑和双轴拉伸等方式进行加工，产品主要有挤出级树脂、注塑级树脂、双向拉伸膜等材料，在汽车领域、一次性用品领域、电子领域和生物医药等领域具有广泛的应用。

但是目前的聚乳酸材料的耐低温性能不高，在低温状态下，材料拉伸强度和拉伸强度等机械性能会受到影响，虽然聚乳酸具有可降解性能，但是聚乳酸材料在自然环境中的降解速率较慢，周期较长。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料及其制法，解决了聚乳酸材料的耐低温性能不高的问题，同时解决了聚乳酸材料的降解速率较慢，周期较长的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：4-10份改性淀粉、67-86份DL-乳酸、0.5-3份催化剂、6-10份低密度聚苯乙烯、3-8份环氧树脂、0.5-2份引发剂。

优选的，所述催化剂为氯化亚锡。

优选的，所述引发剂过氧化二苯甲酰。

优选的，所述改性淀粉制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、淀粉，搅拌均匀后加入马来酸酐和活化剂4-二甲氨基吡啶，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-120℃，匀速搅拌反应15-20h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀形成，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到马来酸酐接枝的改性淀粉。

优选的，所述淀粉，马来酸酐和4-二甲氨基吡啶的质量比为1:1.2-1.8:0.04-0.08。

优选的，所述聚苯乙烯改性聚乳酸复合材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、6-10份低密度聚苯乙烯、4-10份改性淀粉，将反应瓶置于油浴锅中，加热至50-80℃，匀速搅拌1-2h，再加入0.5-2份引发剂过氧化二苯甲酰，将溶液转移进高压反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至160-180℃，反应6-12h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀形成，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性淀粉接枝聚苯乙烯；

(2)将改性淀粉接枝聚苯乙烯和3-8份环氧树脂置于双螺杆挤出机中，进行熔融共混30-60min，共混温度为160-170℃，然后进行混炼和均化过程2-4h，混炼温度为170-190℃，最后挤出温度为190-200℃，挤出物料制备得到环氧树脂接枝的环氧化聚苯乙烯；