CN102276965B - 一种采用天然橡胶增韧改性聚乳酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚乳酸增韧改性的方法。采用天然橡胶作为增韧剂获得增韧聚乳酸体系。以过氧化物为引发剂引发体系产生交联，增强天然橡胶对聚乳酸的增韧效果。所述增韧聚乳酸体系中，聚乳酸为70-95份，天然橡胶为5-30份，过氧化物引发剂为0.2-1份。通过密炼可以获得增韧聚乳酸材料。本发明可以明显提高聚乳酸的韧性，且工艺简单，成本低廉，具有推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及聚乳酸共混改性，尤其涉及采用天然橡胶对聚乳酸进行增韧改性，属于聚合物共混改性技术领域。
背景技术
随着科学技术日新月异的更新，高分子材料也得到了快速的发展，现在已经成为应用最为广泛的材料。但是，大量的使用后的废弃物在自然环境中难以降解，给生态环境造成日益严重的污染。近年来，随着人们环境保护意识的增强，发展可生物降解材料是解决这一环境污染的一个重要途径。所有，世界各国对可生物降解材料予以越来越多的关注。
聚乳酸(Polylactide,PLA)是一种已经商业化生产的热塑性聚酯塑料，原料来源可再生，具有良好的生物相容性并可生物降解，在人体及自然环境中能够逐步降解，最终分解成二氧化碳和水。因此，聚乳酸工业前景看好，可替代传统的石油基高分子材料，广泛应用于医疗、药学、农业、包装等领域。但是，聚乳酸存在韧性差、加工温度范围窄、原料成本高等缺陷，在要求具有一定的柔软度的应用领域中的应用受到限制。为了使聚乳酸具有更加广阔的应用前景，出现了包括成型工艺、共聚改性、共混改性等用于改善聚乳酸力学性能的方法(Anderson KS, Schreck KM, Hillmyer MA. Toughening Polylactide. Polym Rev 2008; 48: 85)。中国专利CN 1367189 A利用自由基接枝的方法将聚乙烯醇、丙烯酸等接枝到聚乳酸的主链上，明显改善了聚乳酸的韧性。但是，这种方法属于化学改性，存在工艺复杂，成本较高等缺点。中国专利CN 03117482.5涉及一种含有2-15%医用增塑剂的聚乳酸组合膜。但是，增塑剂耐迁移性差，改性效果不理想。中国专利CN 1701082公开了聚甲醛与聚乳酸混合，并加入抗冲改性剂以提高混合物的抗冲击性能的技术方案。该方案改善了聚乳酸的抗冲击性能，但由于添加剂用量过大，势必影响最终产品的降解性能，从材料的可降解性来说还存在不足。
发明内容
本发明目的是提供一种采用天然橡胶对聚乳酸进行增韧改性的方法。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明以外，均为重量分数：
首先将聚乳酸70-95份，天然橡胶5-30份进行干燥处理，使干燥后的聚乳酸和天然橡胶含水率低于50 ppm。将干燥的聚乳酸和天然橡胶在密炼机内密炼3-5 min，密炼温度为160-190 ℃，转速为50-80 rpm。再向混合体系内加入过氧化物0.2-1份，继续密炼5-7 min。即可得到增韧聚乳酸材料。
所述聚乳酸可以是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物与聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立构复合物(stereocomplex)、聚乳酸立构复合物与聚乳酸均聚物或聚乳酸共聚物的共混物。为了保证聚乳酸材料的强度，优选具有较强结晶性的聚乳酸。
所述天然橡胶中聚异戊二烯含量高于90 wt%。
所述过氧化物可以是过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰等。
本发明具有以下优点：
1、通过添加过氧化物可以明显提高天然橡胶对聚乳酸的增韧效果，使聚乳酸表现为明显的韧性断裂；且天然橡胶用量低，能够充分发挥聚乳酸可生物降解的优点。
2、所用天然橡胶来源不受石油、煤炭等不可再生资源限制。
3、配方简单，混合过程在常规的密炼机上即可实现，不需借助其他特殊设备，操作过程简便易行，生产成本低廉，具有推广应用价值。
附图说明
图1为聚乳酸、聚乳酸/天然橡胶共混物和聚乳酸/天然橡胶/过氧二异丙苯共混物的应力-应变曲线，其中聚乳酸/天然橡胶共混物中聚乳酸为95份，天然橡胶为5份；聚乳酸/天然橡胶/过氧二异丙苯共混物中聚乳酸为95份，天然橡胶为5份，过氧二异丙苯为0.2份（注意：总份数为100份）。从图1中可以发现，采用本发明方法制备的增韧聚乳酸材料（聚乳酸/天然橡胶/过氧二异丙苯共混物）发生了明显的韧性断裂，韧性明显增强。
具体实施方法
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：
取干燥过的聚乳酸95份，天然橡胶5份，含水率低于50 ppm。将聚乳酸和天然橡胶一起在密炼机内密炼3 min，密炼温度为170 ℃，转矩为60 rpm。再向混合体系添加0.2份过氧化二异丙苯，继续密炼7 min，即可得到增韧聚乳酸材料。
实施例2：
取干燥过的聚乳酸90份，天然橡胶10份，含水率低于50 ppm。将聚乳酸和天然橡胶一起在密炼机内密炼4 min，密炼温度为160 ℃，转矩为70 rpm。再向混合体系添加0.5份过氧化二异丙苯，继续密炼6 min，即可得到增韧聚乳酸材料。
实施例3：
取干燥过的聚乳酸80份，天然橡胶20份，含水率低于50 ppm。将聚乳酸和天然橡胶一起在密炼机内密炼4 min，密炼温度为180 ℃，转矩为80 rpm。再向混合体系添加0.8份过氧化十二酰，继续密炼6 min，即可得到增韧聚乳酸材料。
实施例4：
取干燥过的聚乳酸70份，天然橡胶30份，含水率低于50 ppm。将聚乳酸和天然橡胶一起在密炼机内密炼5 min，密炼温度为190 ℃，转矩为50 rpm。再向混合体系添加1份过氧化二苯甲酰，继续密炼5 min，即可得到增韧聚乳酸材料。
Claims (3)
1.一种聚乳酸增韧改性方法，其特征在于：以聚异戊二烯含量高于90 wt%的天然橡胶为增韧剂，过氧化物作为引发剂；首先将聚乳酸和天然橡胶进行干燥，使含水率低于50 ppm；将70-95份的聚乳酸和5-30份的天然橡胶在密炼机内密炼3-5 min，密炼温度为160-190 ℃，转矩为50-80 rpm；再向混合体系内加入0.2-1份过氧化物，继续密炼5-7 min，即可得到增韧聚乳酸材料。
2.如权利要求1所述聚乳酸增韧改性方法，其特征在于：聚乳酸可以是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物与聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立构复合物(stereocomplex)、聚乳酸立构复合物与聚乳酸均聚物或聚乳酸共聚物的共混物。
3.如权利要求1所述聚乳酸增韧改性方法，其特征在于：过氧化物可以是过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰。
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