[发明专利]一种耐热耐冲击聚乳酸复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种耐热耐冲击聚乳酸复合材料及其制备方法与应用。所述耐热耐冲击聚乳酸复合材料包括按重量份计算的如下组分：聚乳酸60～90份、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯5～25份、相容剂1～5份、活性纳米碳酸钙1～9份及抗氧剂0.1～1份；所述活性纳米碳酸钙由纳米碳酸钙改性制得。本发明提供的制备方法通过采用先密炼后共混的工艺，使得制备的耐热耐冲击聚乳酸复合材料分散的更加均匀，且具有优异的力学性能、抗冲击性能、耐热性能和完全生物降解性，在热餐容器等耐热包装领域中有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种耐热耐冲击聚乳酸复合材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种耐热耐冲击PLA/PBAT/纳米碳酸钙复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种以玉米等植物资源为原料，经发酵得到乳酸，乳酸经过环化形成丙交酯，再在开环催化剂下合成的完全生物降解材料。聚乳酸(PLA)具有良好的生物相容性、耐水性、热稳定性、透明性、手感和综合力学性能；被广泛应用于包装、餐饮、纺织、医用高分子、3D打印等领域。但是，PLA也有一些显著的缺点：热变形温度低，产品只能在常温或者中温环境使用，在电子器件、热餐容器领域的使用受到限制；质脆、柔韧性差，不耐冲击，在高附加值领域的应用受到限制。

聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既具有良好的柔性、断裂应变率、延展性、与LDPE类似的良好加工特性，又具有良好的耐冲击性能；纳米碳酸钙来源广泛、价格低廉，本身具有良好的耐热特性，如若与树脂共混分散均匀，可以起到显著的补强和优化结晶作用。目前研究使用PBAT、纳米材料与PLA共混提高聚乳酸(PLA)耐热和抗冲击的方法存在以下难点和缺点：(1)PLA与PBAT由于分子结构的差异，极性差异大，两者共混几乎不相容，力学性能不佳。通过添加交联剂、扩链剂等增强共混物界面的粘合性是提高PLA/PBAT共混相容性的直接办法。但目前市售选用的相容剂缺乏针对性，对共混物断裂应变率、冲击强度的提升有限，相容效率低。针对PLA/PBAT共混的相容剂多采用反应聚合方法，制备较难，工艺较多。(2)当前PLA/PBAT复合材料研究着重增韧、耐热、可控降解、高抗拉等单一功能，二元功能的研究缺乏。(3)纳米碳酸钙等纳米材料粒径小，表面能大，粒子之间作用力强，容易团聚，很难均匀分散在树脂基体中。需要有效的处理和针对性的共混工艺方使纳米碳酸钙均匀分布基体中，起到异相成核，提高PLA结晶性的作用。专利CN109721977A中公开了一种高抗冲PLA/PBAT复合材料及其制备方法，该专利先对PBAT进行化学接枝，接枝PBAT含量20％以上，再与PLA共混制得合金，该方法制得复合材料要求接枝PBAT的接枝率20％以上，不易制得；专利CN110079065A中公开了一种高韧性PLA/PBAT共混合金及其制备方法，该专利先合成制备相容剂PDLA-PBAT-PDLA三嵌段聚合物，再将PLA、PBAT、PDLA-PBAT-PDLA三嵌段聚合物加入密炼机熔融制得合金，相容剂PDLA-PBAT-PDLA三嵌段聚合物的合成工艺较多，并且需要使用三氯甲烷，三氯甲烷毒性大，不环保。克服PLA材料热变形温度低和脆性大的缺点，对拓展PLA在高附加值领域的应用具有重大的作用。因此开发一种耐热耐冲击的聚乳酸复合材料具有广阔的前景。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种耐热耐冲击聚乳酸复合材料及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种耐热耐冲击聚乳酸复合材料，其包括按重量份计算的如下组分：聚乳酸60～90份、聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯5～25份、相容剂1～5份、活性纳米碳酸钙1～9份及抗氧剂0.1～1份；所述活性纳米碳酸钙由纳米碳酸钙改性制得。

本发明实施例还提供了前述耐热耐冲击聚乳酸复合材料的制备方法，其包括：