[发明专利]一种立构复合界面增容的聚乳酸共混材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种立构复合界面增容的聚乳酸共混材料及其制备方法。该共混材料按照质量分数计，包括如下组分：基体聚乳酸50％‑90％；第二组分高分子树脂10％‑50％；与所述基体聚乳酸立构相反的聚乳酸2％‑15％；扩链剂0.01％‑5％。制备方法先将第二组分高分子树脂、与基体聚乳酸立构相反的聚乳酸、扩链剂熔融共混得到母料，再与基体聚乳酸熔融共混，立构相反的聚乳酸之间通过分子间氢键作用形成立构复合晶，从而增强聚乳酸共混材料的界面作用，提升材料综合性能。本发明方法简单、高效，易于工业化应用，制备得到的聚乳酸共混材料具有优异的力学性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种立构复合界面增容的聚乳酸共混材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是目前产业化最成熟的生物降解材料，其来源丰富可再生，具有良好的生物相容性、生物降解性、机械性能、光学性能和热塑性，在薄膜包装、一次性用品、纤维纺织等领域具有巨大的应用前景，但PLA本身存在韧性差、断裂伸长率低、结晶速率慢、热稳定差等缺点，导致其实际应用程度远低于传统石油基高分子材料。

为了克服PLA性能上的不足，近年来研究学者在聚乳酸改性方面做了大量工作。目前，聚乳酸的改性方法主要包括化学改性和物理改性，化学改性通常通过化学共聚的方式在PLA上引入其他组份以达到改性目的，物理改性则主要是将PLA与其他组分共混以实现材料性能复合化，相比之下，物理改性可控性高、成本较低、工艺简单，更能适合市场的需求。众多研究表明，将PLA与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚碳酸亚丙基酯(PPC)、聚ε-己内酯(PCL)、聚碳酸酯丁二醇酯(PBC)、聚烯烃弹性体(POE)、热塑性聚氨酯(TPU)、丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等柔性/弹性聚合物共混，可以有效改善PLA的韧性。但由于分子结构的差异，PLA与大多数柔性/弹性聚合物都存在相容性差的问题，直接共混会发生明显的相分离，导致材料力学性能下降，限制改性效果。因此，通常需要引入增容剂增强两相界面作用，以实现柔性/弹性聚合物在PLA基体中的良好分散，从而达到改性效果。

目前常用增容PLA共混材料的方法主要有反应性增容和非反应性增容。反应性增容是在材料共混过程中加入合适的扩链剂，如多官能团环氧扩链剂(ADR)、环氧类扩链剂(REC)和笼型聚倍半硅氧烷(POSS)等，在一定的加工条件下扩链剂可以与PLA和第二组分发生化学反应，从而在两相之间搭建桥梁作用实现增容。非反应性增容则多是在PLA共混材料中添加含有两种及以上组分的嵌段或接枝共聚物，这类共聚物不同组分分别与PLA和第二组分具有较好的相容性，从而可以在PLA和第二组分之间构建间接桥梁作用，改善两相相容性。

近年来，随着对聚乳酸立构复合晶(SC)的深入研究，SC晶在改性PLA方面的也表现出巨大潜力，SC晶是由左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)通过氢键作用形成的特殊晶体，相关研究表明，通过在PLA共混材料的两相界面处引入SC晶可以显著增强界面作用，促进两相相容。中国专利(CN 112812348 A)和(CN 104725801 A)采用与基体聚乳酸立构相反的聚乳酸链段分别对无机纤维和纳米纤维素和聚氨酯弹性体进行接枝改性，改性后无机纤维和纳米纤维素与基体聚乳酸之间界面作用显著增强，并对PLA表现出了高效改性效果。此外，中国专利(CN 111849139 A)和(CN 110079065 A)分别公开了两种同时含有PBAT和右旋聚乳酸(PDLA)链段的相容剂，将该相容剂可以有效增容PLA/PBAT共混材料，制备得到的PLA/PBAT共混材料同时具有较好的强度和韧性。虽然，目前已有相关工作将SC晶应用在聚乳酸共混材料的研究中，但在所报道的工作中，在聚乳酸共混材料中引入SC晶通常需要对第二组分进行复杂的化学反应，或者通过分子结构设计单独制备增容剂，工艺较为复杂，且不具有普适性，不利于工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种可通用的，能够简单、高效在两相界面处引入立构复合晶(SC)增容聚乳酸共混材料的方法，以制备具有综合性能优异的聚乳酸共混材料。

本发明的目的通过如下技术方案实现：