CN104974487A - 一种高韧性聚乳酸基复合材料的制备方法 - Google Patents

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吴长城
刘德宁
马俊杰
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Abstract

本发明公开了一种高韧性聚乳酸基复合材料,由下述组分按重量份组成:聚乳酸树脂80-90份,增韧弹性体10-20份,热稳定剂0.01-5份,将基体聚乳酸树脂与增韧弹性体和热稳定剂通过高速混合机混合均匀,通过双螺杆挤出机挤出均匀的粒料,本发明材料易得,生产工艺简单,有效的改善了聚乳酸的韧性,材料的断裂伸长率由聚乳酸原料的5%增至180%,材料的缺口冲击强度由原料的3.0KJ/m2提示至41.6KJ/m2,解决了聚乳酸的脆性严重不足的问题,进而拓展了聚乳酸在汽车、电子、居家装饰和建筑材料等诸多领域的应用。

Description

一种高韧性聚乳酸基复合材料的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于材料科学中的高分子复合材料领域,涉及一种利用弹性体制备出高韧 性聚乳酸基复合材料的方法。根据本发明所制备的PLA基复合材料,解决了传统PLA断裂 伸长率低、韧性低且增韧组分在材料体系内分散型差的问题。本发明所涉及的方法操作简 单、制备材料的性能可控性强,适用于实验室及企业产业化生产,本材料是一种高韧性聚乳 酸基复合材料。
背景技术
[0002] 随着高分子材料的发展,石油基高分子材料在人类生活和工作中得到广泛的应 用。但这些材料来源不可再生资源,而且在自然环境中难以降解,造成生态环境恶化和资源 紧缺,不符合人类可持续发展的战略,给人类带来危害。近年来,来源于可再生资源的可为 生物降解材料引起人们广泛的注意。
[0003] 聚乳酸是以生物资源为原料,通过化学合成方法的可降解的线性脂肪族聚酯,它 来源于可再生资源,具有良好的生物相容性、降解性,较高的拉伸强度和压缩模量,因此聚 乳酸被认为是石油基塑料的代替品:将其应用于通用塑料领域,对于减小环境污染、节省石 油资源以及减轻地球温室效应方面具有十分重要的意义。石油资源短缺及环境污染严重促 进了非石油基绿色可降解高聚物的发展与应用。聚乳酸是一种集生物降解性、生物可吸收 性于一体的绿色热塑性聚酯,具有较好的力学强度、弹性模量和热成型性,降解产物能渗入 人体代谢,广泛应用于医疗、药学、农业、包装业、服务行业等领域,被认为是迄今为止最有 市场潜力的可降解聚合物。然而,与其他高分子材料相同,冲击强度较低限制了聚乳酸在航 空。电子、汽车等领域的应用,为此开发具有较高韧性的绿色环保聚乳酸显得尤为迫切。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为解决聚乳酸力学性能较差而提供的一种聚乳酸增韧改性方法 实现本发明目的技术解决方案为聚乳酸增韧改性方法,将聚乳酸树脂、弹性体、热稳定 剂按比列混合并干燥,使干燥后的共混物的基体含水率低于50ppm,然后采用熔融挤出的方 法将共混物注塑成标准样件,其特征在于增韧弹性体的熔点在170°C -200°C之间,弹性体 的用量占聚乳酸基体用量的10%_20%,熔融挤出温度160°C -215°C。
[0005] -种高韧性聚乳酸基复合材料的组分和重量组分数配比为:聚乳酸80-90份、弹 性体增韧剂10-20份以及热稳定剂0. 01-5份。
[0006] 所述的聚乳酸的数均分子量为12-20万 所述的弹性体为POE、EPDM、SEBS及ABS中的一种或几种,弹性体的添加量为总质量的 10%-20%〇
[0007] 所述的接枝物基团选取的是马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、缩水甘油基异丁 酸酯中的一种或几种。
[0008] 所述的热稳定剂,如四[3-(3,5-二叔丁基)丙酸]季戊四醇、三(2,4_二叔丁基 苯基)亚磷酸酯以及(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的一种或几种。
具体实施方式 [0009] 实施例一 PLA 100 份 热稳定剂 〇. 5份 首先将PLA、接枝弹性体、以及热稳定剂放在真空干燥箱中80°C真空干燥5小时,进而 去除水分,将混合好的物料由料斗加入到双螺杆挤出机中,经熔融共混挤出、水冷、风刀冷 却干燥、造粒、均化,其中料筒温度设为:前段170_180°C,中段190-200°C,后段200-2KTC, 螺杆长径比35,机头温度195-200°C,螺杆转速150-200rmp/min。
[0010] 实施例二 PLA 100 份 POE-g-MAH 15 份 热稳定剂 〇. 5份 工艺条件如实施例一 实施例三 PLA 100 份 POE-g-MAH 20 份 热稳定剂 〇. 5份 工艺条件如实施例一 实施例四 PLA 100 份 E-MA-GMA 15 份 热稳定剂 〇. 5份 工艺条件如实施例一 实施例五 PLA 100 份 E-MA-GMA 20 份 热稳定剂 〇. 5份 工艺条件如实施例一 实施例六 PLA 100 份 POE接枝缩水甘油异丁酸酯 15份 热稳定剂 〇. 5份 工艺条件如实施例一 实施例七 PLA 100 份 POE接枝缩水甘油异丁酸酯 20份 热稳定剂 〇. 5份 工艺条件如实施例一 性能测试结果
Figure CN104974487AD00051

Claims (6)

1. 一种制备高韧性聚乳酸基复合材料方法,是通过添加弹性体接枝物、热稳定剂,与聚 乳酸共混,其特征重量比配方为:PLA: 80-90份,增韧剂:10-20份,热稳定剂0.01-5份。
2. -种制备高韧性聚乳酸基复合材料方法,所述的弹性体增韧PLA复合材料,其PLA 树脂基体的分子量选取为12 X IO6的聚乳酸树脂,占总体质量的80%-90%。
3. -种制备高韧性聚乳酸基复合材料方法,所述的弹性体增韧PLA复合材料,弹性体 选取的是POE、EPDM、SEBS及ABS中的一种或几种,弹性体的添加量为总质量的10%-20%。
4. 一种制备高韧性聚乳酸基复合材料方法,所述的弹性体增韧PLA基复合材料,接枝 物集团选取的是马来酸酐,甲基丙烯酸缩水甘油酯、缩水甘油基异丁酸酯中的一种或几种。
5. -种制备高韧性聚乳酸基复合材料方法,所述的相关热稳定剂,如四[3-(3,5_二叔 丁基)丙酸]季戊四醇、三(2,4_二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及双(2,4_二叔丁基苯基)季 戊四醇二亚磷酸酯的一种或几种。
6. -种制备高韧性聚乳酸基复合材料方法,所述的高韧性聚乳酸基复合方法,其生 产工艺包括以下步骤:按配比将聚乳酸、弹性体、热稳定剂通过高速混合机混合3-5分钟, 然后通过双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的温度设置为一区:170-180°C,二区:175-185°C, 三区:180-190°C,四区:180-200°C,五区:185-195°C,六区:190-200°C,七区:195-205°C, 八区:200-210 °C,九区:200-210 °C,十区:200-210 °C,机头:195-205 °C,主机转速 150-250rpm,辅机转速 7-15rmp。
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