[发明专利]一种聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料，其质量份数组成为：聚乳酸80份、聚己内酯10～40份、滑石粉10～30份、增容剂1～5份、润滑剂0.5～5份、增塑剂5～10份、偶联剂0.5～2份。本发明利用高速混合机对滑石粉进行破碎，形成多尺度的滑石粉颗粒，在氢键和范德华力地作用下使滑石粉与聚己内酯界面交联，在聚己内酯和滑石粉之间形成连续的非晶/晶相层，创建一个强大可控的交联界面，克服滑石粉难分散、结合力弱、补强差的缺点。利用双结晶等温处理促进聚乳酸与聚己内酯充分结晶，提高复合材料的结晶度、冲击韧性和耐热性能，从而达到复合材料增韧增耐热的目的。本发明工艺流程简单，制备过程无污染，可以扩大聚乳酸复合材料的应用范围。

技术领域

本发明涉及聚乳酸复合材料及其制备技术领域，具体是一种具有韧性的耐热聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料及其制备方法。

背景技术

石油基塑料的出现给人们生活带来了极大的便利，然而绝大多数的石油基塑料很难在自然界降解，对环境造成了严重的污染，因此，迫切需要寻找一种石油基塑料的替代品。聚乳酸是一种从玉米或甘蔗中提取的乳酸为基本原料，经缩聚反应制得的一种生物降解材料，具有良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性，被认为是石油基塑料最有前景的替代品，但较低的耐热性和韧性限制了它的应用。针对聚乳酸的韧性低、耐热性差的问题，必须对其进行改性。通常，可引入无机纳米粒子(滑石粉、二氧化硅、氧化钙等)、有机化合物(苯甲酸钠、山梨醇苄叉衍生物、有机磷酸盐等)、生物质粉体(淀粉、纤维素等)作为增强体填料，达到聚乳酸改性的目的。

在众多填料中，滑石粉是无机填料中使用最广泛的填料，滑石粉具有成本低、无污染、来源广、耐热性好以及片状或层状结构的特性。滑石粉层与层之间通过弱范德华力连接，不但可增韧聚乳酸，而且可作为聚乳酸的成核剂，在其内部发生异相成核，提高聚乳酸的结晶能力。因此，在聚乳酸中加入滑石粉作为成核剂，可以提高聚乳酸的结晶度，达到提高其耐热性的目的。然而，滑石粉具有很高的表面能，在分散过程中容易团聚，导致复合材料的力学性能和结晶性能降低。

我们在近期研究中发现，将滑石粉分散在聚己内酯中，可改善滑石粉分散性差的问题。聚己内酯是一种生物降解材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，被广泛用作医用生物降解材料。此外，聚己内酯作为一种韧性材料与聚乳酸熔融共混，可增强聚乳酸复合材料的韧性，但聚乳酸和聚己内酯共混体系还存在耐热性差的缺陷。在现有技术中，公布号为CN108102319A的专利申请文件公开了一种聚乳酸复合材料及其制备方法应用，以聚乳酸为基体，以滑石粉为填充剂，同时选定增塑剂作为结晶的促进剂，在密炼机共混挤出、造粒得到聚乳酸复合材料，该方法获得的聚乳酸复合材料热变形温度仅为95℃，很难在耐高温塑料领域进一步应用。公布号CN103113730A的专利申请文件公开了一种聚乳酸复合材料及其制备方法，将聚乳酸、聚己内酯在高速混合机内搅拌成混合物料，经熔融、造粒得到聚乳酸复合材料，该方法用聚己内酯改性聚乳酸仅能改善复合材料的力学性能，不能改变聚乳酸复合材料的耐热性，而且该复合材料存在相分离的现象。

为了提高聚乳酸复合材料的韧性和耐热性，扩大其应用范围，亟需发明一种高效制备聚乳酸复合材料的方法，以扩大聚乳酸复合材料在生物降解材料中的应用，因此，本发明提出一种聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有聚乳酸复合材料结晶度低、韧性及耐热性差的问题，提出一种聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料及其制备方法，通过在聚己内酯和滑石粉表、界面上形成一种非均相多尺度界面交联结构，可以有效解决滑石粉难分散、结合力弱、补强差的缺点，再通过两次等温结晶(即双结晶)，弥补复合材料耐热性差的缺陷，从而提高聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料的结晶度、冲击韧性和耐热性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种聚乳酸/聚己内酯/滑石粉复合材料，其质量份数组成为：聚乳酸80份、聚己内酯10～40份、滑石粉10～30份、增容剂1～5份、润滑剂0.5～5份、增塑剂5～10份、偶联剂0.5～2份。