CN106589868A - 一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法。本发明涉及一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法。本发明目的是为了解决目前反应共混法制备聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料存在聚乳酸主链断链修复难、熔体强度低以及加工性能差的问题。产品：由聚乳酸树脂、预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂熔融共混而成。方法：一、预辐照聚丙烯粉末的制备；二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备。本发明制备的聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料冲击强度高达19.3J/mm2，溶体强度高达5.7cN。综合性能优异。

Description

一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法。
背景技术
替代油类资源生态友好的树脂中，聚乳酸是通过玉米淀粉发酵而成的脂肪族聚酯。与其它通用塑料相比，其兼具优良机械性能、来源广、无毒害可降解的聚合物。但是，聚乳酸树脂分子量分布较窄，熔体强度低，热成型加工困难，使其应用受限。因此，为弥补聚乳酸加工缺陷，选用具有高熔体强度的聚丙烯共混物可以有效地改善聚乳酸的模量、熔体强度、抗冲击性能和耐热性能。
目前提高聚乳酸熔体强度的主要方法有，共混改性、交联改性、填充改性。反应共混改性是提高聚乳酸熔体强度的一种简单而有效的途径。国外专利以韩国公开申请No.10-2012-0044799和No.10-2011-0048125引入反应性官能团化合物作为聚乳酸和聚丙烯的相容剂，US公开申请No.US2010/0160564A1使用环氧基团的乙烯聚合物作为相容剂来改善聚乳酸的特性；国内专利如：《包含聚乳酸树脂的聚丙烯树脂组合物》CN103665539A；
《一种辐射接枝长支链聚乳酸及其制备方法》CN104448154A；《一种长支化聚乳酸的制备方法》CN101597374A；分别将聚丙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚物、1，6-己二醇二丙烯酸酯、异氰酸三缩水甘油酯与聚乳酸接枝共聚。
反应共混法，即在熔融加工的过程中加入较高分子量的聚丙烯/聚丁二烯共混物，添加过氧化物引发自由基反应，支化的同时伴随着聚乳酸分子链降解与交联等副反应；很难控制产物的最终结构和分子量，从而难以保证产物的性能。因此，解决聚乳酸主链降解、辐射降解断链和交联、引发剂分散与残留及单体助剂转化率与接枝效率等关键技术，有着十分重要的实用意义和工业价值。
发明内容
本发明目的是为了解决目前反应共混法制备聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料存在聚乳酸主链断链修复难、熔体强度低以及加工性能差的问题，而提供一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料及其制备方法。
本发明的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料由聚乳酸树脂、预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂熔融共混而成；
所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：1～20；
聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：5～30；
所述的聚乳酸树脂与单体助剂的质量比为100：0.5～10；
所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01～1。
本发明的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为50r/min～100r/min，温度为180℃～200℃，时间为5min～10min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料。
本发明的有益效果：
本发明利用预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂的辅助下直接用密炼机混合，在一定时间内、一定剪切速率下，一定的温度下混合、熔融挤出制备聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料。利用预辐照产生的活性中心引发而无需外加过氧化物引发剂，故不存在引发剂分散和残留问题；又因单体助剂即可强化聚乳酸与聚丙烯/聚丁二烯共混物的界面结合，具有增容作用，又可修复断裂的聚乳酸主链有利于聚丙烯/聚丁二烯共混物在聚乳酸基体中稳定分散和均匀分布；又可有效抑制聚乳酸的降解断链与交联等副反应发生；同时，高性能聚丙烯/聚丁二烯共混物的加入，有效提高聚乳酸熔体强度和力学性能，冲击强度高达19.3J/mm2，溶体强度高达5.7cN。本方法设计思想新颖，操作工艺简单、能耗低、产物结构可控，可解决现有技术制备高熔体强度聚乳酸的技术瓶颈，在实际应用中具有明显的性能优势和技术竞争力。
附图说明
图1为(η*)-ω关系曲线图；其中1为本申请试验三，2为对比试验一，3为对比试验二；
图2为G‘/G“-ω关系曲线图；其中1为本申请试验三，2为对比试验一，3为对比试验二；
图3为相角δ与复数模量[G*]的关系曲线图；其中1为本申请试验三，2为对比试验一，3为对比试验二。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料由聚乳酸树脂、预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂熔融共混而成；
所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：1～20；
所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：5～30；
所述的聚乳酸树脂与单体助剂的质量比为100：0.5～10；
所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01～1。
本实施方式利用预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂的辅助下直接用密炼机混合，在一定时间内、一定剪切速率下，一定的温度下混合、熔融挤出制备聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料。利用预辐照产生的活性中心引发而无需外加过氧化物引发剂，故不存在引发剂分散和残留问题；又因单体助剂即可强化聚乳酸与聚丙烯/聚丁二烯共混物的界面结合，具有增容作用，又可修复断裂的聚乳酸主链有利于聚丙烯/聚丁二烯共混物在聚乳酸基体中稳定分散和均匀分布；又可有效抑制聚乳酸的降解断链与交联等副反应发生；同时，高性能聚丙烯/聚丁二烯共混物的加入，有效提高聚乳酸熔体强度和力学性能，冲击强度高达19.3J/mm2，溶体强度高达5.7cN。本方法设计思想新颖，操作工艺简单、能耗低、产物结构可控，可解决现有技术制备高熔体强度聚乳酸的技术瓶颈，在实际应用中具有明显的性能优势和技术竞争力。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述预辐照聚丙烯粉末是将聚丙烯粉末密封入PE袋中并进行电子束处理，其中所述的电子束处理参数为：辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h，辐照剂量为0.1kGy～10kGy，辐照时间为0.001h～1h。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述聚丙烯/聚丁二烯共混物采用湿法反应和熔融共混而成，具体过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末。其他步骤及参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为10kGy/h～100kGy/h和辐照剂量为50kGy～300kGy的条件下辐照3h～30h得到预辐照橡胶乳胶液。其他步骤及参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述单体助剂为苯乙烯、双甲基丙烯酸三乙二醇酯、双甲基丙烯酸四乙二醇酯、1,6一己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和氰尿酸三烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述热稳定剂为Irganox 1076。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为50r/min～100r/min，温度为180℃～200℃，时间为5min～10min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤一中将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为0.1kGy的条件下辐照0.001h。其他步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九或十不同的是：步骤一中将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h、辐照剂量为5kGy的条件下辐照0.5h。其他步骤及参数与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是：步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：1～20。其他步骤及参数与具体实施方式九至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是：步骤二中所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：5～30。其他步骤及参数与具体实施方式九至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是：步骤二中所述的聚乳酸树脂与单体助剂的质量比为100：0.5～10。其他步骤及参数与具体实施方式九至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式九至十四之一不同的是：步骤二中所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01～1。其他步骤及参数与具体实施方式九至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式九至十五之一不同的是：步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物。其他步骤及参数与具体实施方式九至十五之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十六不同的是：步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程中：所述预辐照聚丙烯粉末与聚丙烯粉末的质量比为0.05～20：100；所述预辐照橡胶乳胶液与聚丙烯粉末的质量比为0.1～30：100；所述锌盐与聚丙烯粉末的质量比为0.01～1：100；所述水溶性单体与聚丙烯粉末的质量比为0.5～10：100；所述热稳定剂与聚丙烯粉末的质量比为0.01～1：100。其他步骤及参数与具体实施方式十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十六不同的是：步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程中：所述锌盐为氯化锌、氧化锌、硫酸锌、硬脂酸锌、硝酸锌、氯酸锌、醋酸锌、丙烯酸锌、碳酸锌、硼酸锌、环烷酸锌和十一烯酸锌中的一种或几种的混合物；所述水溶性单体为丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸钠和N.N-甲叉基双丙烯酰胺中的一种或几种的混合物；所述热稳定剂为Irganox 1076。其他步骤及参数与具体实施方式十六相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式九至十八之一不同的是：步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程中：所述预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末。所述预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为10kGy/h～100kGy/h和辐照剂量为50kGy～300kGy的条件下辐照3h～30h得到预辐照橡胶乳胶液。其他步骤及参数与具体实施方式九至十八之一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式九至十九之一不同的是：步骤二中所述的聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol。其他步骤及参数与具体实施方式九至十九之一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式九至二十之一不同的是：步骤二中所述的单体助剂为苯乙烯、双甲基丙烯酸三乙二醇酯、双甲基丙烯酸四乙二醇酯、1,6一己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和氰尿酸三烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。其他步骤及参数与具体实施方式九至二十之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式九至二十一之一不同的是：步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076。其他步骤及参数与具体实施方式九至二十一之一相同。
用以下实验来验证本发明的效果
试验一、本试验的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为1kGy的条件下辐照0.01h，即得预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为60r/min，温度为190℃，时间为8min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料；
步骤二中所述聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；
步骤二中所述的单体助剂为苯乙烯；
步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076；
步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：1；所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：5、所述的聚乳酸树脂与苯乙烯的质量比为100：1.25、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂Irganox 1076的质量比为100：﹕0.01；
步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；
其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h和辐照剂量为1kGy的条件下辐照0.01h，得到预辐照聚丙烯粉末；
其中预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为102kGy/h和辐照剂量为100kGy的条件下辐照1h得到预辐照橡胶乳胶液；
所述预辐照聚丙烯粉末与聚丙烯粉末的质量比为5：100；
所述预辐照橡胶乳胶液与聚丙烯粉末的质量比为10：100；
所述锌盐与聚丙烯粉末的质量比为0.02：100；
所述水溶性单体与聚丙烯粉末的质量比为1：100；
所述热稳定剂与聚丙烯粉末的质量比为0.05：100；
所述锌盐为氯化锌；
所述水溶性单体为丙烯酸；
所述热稳定剂为Irganox 1076；
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
试验二、本试验的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为0.5kGy的条件下辐照0.005h，即得预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为60r/min，温度为190℃，时间为8min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料；
步骤二中所述聚乳酸树脂重均分子量为8×104g/mol；
步骤二中所述的单体助剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；
步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076；
步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：2；所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：10、所述的聚乳酸树脂与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为100：2.5、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂Irganox 1076的质量比为100：0.01。
步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；
其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h和辐照剂量为0.5kGy的条件下辐照0.005h，得到预辐照聚丙烯粉末；
其中预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为50kGy/h和辐照剂量为150kGy的条件下辐照3h得到预辐照橡胶乳胶液；
所述预辐照聚丙烯粉末与聚丙烯粉末的质量比为10：100；
所述预辐照橡胶乳胶液与聚丙烯粉末的质量比为5：100；
所述锌盐与聚丙烯粉末的质量比为0.03：100；
所述水溶性单体与聚丙烯粉末的质量比为5：100；
所述热稳定剂与聚丙烯粉末的质量比为0.05：100；
所述锌盐为氧化锌；
所述水溶性单体为丙烯酸钠；
所述热稳定剂为Irganox 1076；
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
试验三、本试验的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为1kGy的条件下辐照0.01h，即得预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为60r/min，温度为190℃，时间为8min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料；
步骤二中所述聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；
步骤二中所述的单体助剂为1,6一己二醇二丙烯酸酯；
步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076；
步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：2.5；所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：30、所述的聚乳酸树脂与1，6一己二醇二丙烯酸酯的质量比为100：1.0、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂Irganox 1076的质量比为100：0.01。
步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；
其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h和辐照剂量为1kGy的条件下辐照0.01h，得到预辐照聚丙烯粉末；
其中预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为10kGy/h和辐照剂量为50kGy的条件下辐照5h得到预辐照橡胶乳胶液；
所述预辐照聚丙烯粉末与聚丙烯粉末的质量比为0.1：100；
所述预辐照橡胶乳胶液与聚丙烯粉末质量比为15：100；
所述锌盐与聚丙烯粉末的质量比为0.04：100；
所述水溶性单体与聚丙烯粉末的质量比为2.5：100；
所述热稳定剂与聚丙烯粉末的质量比为0.03：100；
所述锌盐为硫酸锌锌；
所述水溶性单体为丙烯酰胺；
所述热稳定剂为Irganox 1076；
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
试验四、本试验的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为2.5kGy的条件下辐照0.025h，即得预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为60r/min，温度为190℃，时间为8min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料；
步骤二中所述聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；
步骤二中所述的单体助剂为双甲基丙烯酸四乙二醇酯；
步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076；
步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：2.5；所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：20、所述的聚乳酸树脂与双甲基丙烯酸四乙二醇酯的质量比为100：1.5、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂Irganox 1076的质量比为100：0.01；
步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；
其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为2.5kGy的条件下辐照0.025h，得到预辐照聚丙烯粉末；
其中预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为20kGy/h和辐照剂量为200kGy的条件下辐照10h得到预辐照橡胶乳胶液；
所述预辐照聚丙烯粉末与聚丙烯粉末的质量比为15：100；
所述预辐照橡胶乳胶液与聚丙烯粉末的质量比为20：100；
所述锌盐与聚丙烯粉末的质量比为0.25：100；
所述水溶性单体与聚丙烯粉末的质量比为7.5：100；
所述热稳定剂与聚丙烯粉末的质量比为0.75：100；
所述锌盐为硬脂酸锌；
所述水溶性单体为苯乙烯磺酸钠；
所述热稳定剂为Irganox 1076；
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
试验五、本试验的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h、辐照剂量为3kGy的条件下辐照0.03h，即得预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为60r/min，温度为190℃，时间为8min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料；
步骤二中所述聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；
步骤二中所述的单体助剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；
步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076；
步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：3；所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：15、所述的聚乳酸树脂与乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为100：0.5、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂Irganox 1076的质量比为100：0.01；
步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；
其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为102kGy/h和辐照剂量为1kGy的条件下辐照0.01h，得到预辐照聚丙烯粉末；
其中预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为25kGy/h和辐照剂量为250kGy的条件下辐照10h得到预辐照橡胶乳胶液；
所述预辐照聚丙烯粉末与聚丙烯粉末的质量比为2.5：100；
所述预辐照橡胶乳胶液与聚丙烯粉末的质量比为7.5：100；
所述锌盐与聚丙烯粉末的质量比为0.05：100；
所述水溶性单体与聚丙烯粉末的质量比为1.25：100；
所述热稳定剂与聚丙烯粉末的质量比为1：100；
所述锌盐为硝酸锌；
所述水溶性单体为N,N-甲叉基双丙烯酰胺；
所述热稳定剂为Irganox 1076；
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
对比试验一：本试验的一种聚乳酸树脂的制备方法按照以下步骤进行：
将聚乳酸树脂和热稳定剂在密炼机中混合，设定剪切速率为60转/分，温度为190℃下混合8分钟，挤出造粒，得到聚乳酸树脂Ⅰ；
所述聚乳酸重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；
所述的热稳定剂为Irganox 1076；
所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01。
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
对比试验二：本试验的一种聚乳酸树脂的制备方法按照以下步骤进行：
将聚乳酸树脂、单体助剂和热稳定剂在密炼机中混合，设定剪切速率为60转/分，温度为190℃下混合8分钟，挤出造粒，得到聚乳酸树脂Ⅱ；
所述聚乳酸重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；
所述单体助剂为丙烯酸；
所述的热稳定剂为Irganox 1076；
所述的聚乳酸树脂与单体助剂的质量比为100：1.5、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01。
本实验中使用的密炼机为KY-3220实验型1L密炼机。
验证试验(一)
首先，将试验一至五得到的聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料通过注塑机注塑测试样片，以备测试。
然后，将试验一至五得到的聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料与对比试验一得到的聚乳酸树脂Ⅰ和对比试验二得到的聚乳酸树脂Ⅱ进行力学性能检测。
结果：见表1。
表1：性能分析数据
(一)对本申请试验三、对比试验一以及对比试验二的加工性能进行检测，得到如图1所示的(η*)-ω关系曲线图；其中1为本申请试验三，2为对比试验一，3为对比试验二；从图1可以得出聚乳酸树脂共混物随着剪切频率的增加复数黏度逐渐降低，因在剪切过程中链段运动重排发生剪切稀化现象。图1中低频处本申请试验三的曲线高于对比试验一和对比试验二的曲线，且随剪切频率逐渐增加复数黏度降低，说明聚乳酸树脂分子量增加，加工性能得到改善。
(二)对本申请试验三、对比试验一以及对比试验二的加工性能进行检测，得到如图2所示的G‘/G“-ω关系曲线图；其中1为本申请试验三，2为对比试验一，3为对比试验二；从图2可以得出，本申请试验三与对比试验一和对比文件二相比，本申请试验三的曲线在低频处G’(储能模量)和G”(损耗模量)均有提高，说明熔体结构中出现网络结构限制了分子链的运动，熔体弹性增大，力学性能提高。
(三)对本申请试验三、对比试验一以及对比试验二的加工性能进行检测，得到如图3所示的相角δ与复数模量[G*]的关系曲线图；其中1为本申请试验三，2为对比试验一，3为对比试验二；从图3可以得出，对比试验一和对比试验二对应的曲线呈粘性流动特征，为简单的流变性为；相比对比试验一以及对比试验二的曲线，本申请试验三对应的曲线向小角度偏移，熔体由粘性流动向类固态(solid-like)转变，因熔体中形成网络结构导致微观相分离，形成的网络结构使熔体弹性特征增加。

Claims (10)

1.一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料，其特征在于一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料由聚乳酸树脂、预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂熔融共混而成；
所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：1～20；
所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：5～30；
所述的聚乳酸树脂与单体助剂的质量比为100：0.5～10；
所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01～1。
2.根据权利要求1所述一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料，其特征在于所述预辐照聚丙烯粉末是将聚丙烯粉末密封入PE袋中并进行电子束处理，其中所述的电子束处理参数为：辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h，辐照剂量为0.1kGy～10kGy，辐照时间为0.001h～1h。
3.根据权利要求1所述一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料，其特征在于所述聚丙烯/聚丁二烯共混物采用湿法反应和熔融共混而成，具体过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末；预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为10kGy/h～100kGy/h和辐照剂量为50kGy～300kGy的条件下辐照3h～30h得到预辐照橡胶乳胶液。
4.根据权利要求1所述一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料，其特征在于所述单体助剂为苯乙烯、双甲基丙烯酸三乙二醇酯、双甲基丙烯酸四乙二醇酯、1,6一己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和氰尿酸三烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料，其特征在于所述热稳定剂为Irganox 1076。
6.根据权利要求1所述一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料，其特征在于所述聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol。
7.一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法，其特征在于一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行：
一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末；
二、聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备：将预辐照聚丙烯粉末、聚乳酸树脂、聚丙烯/聚丁二烯共混物、单体助剂和热稳定剂放入密炼机中混合，设定剪切速率为50r/min～100r/min，温度为180℃～200℃，时间为5min～10min，挤出造粒，得到聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料。
8.根据权利要求7所述的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的聚乳酸树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100：1～20、所述的聚乳酸树脂与聚丙烯/聚丁二烯共混物的质量比为100：5～30、所述的聚乳酸树脂与单体助剂的质量比为100：0.5～10、所述的聚乳酸树脂与热稳定剂的质量比为100：0.01～1。
9.根据权利要求7所述的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的聚丙烯/聚丁二烯共混物的制备过程为：将预辐照聚丙烯粉末、预辐照橡胶乳胶液、聚丙烯粉末、锌盐、水溶性单体及热稳定剂混合，挤出造粒，得到聚丙烯/聚丁二烯共混物；其中预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为10kGy/h～102kGy/h和辐照剂量为0.1kGy～10kGy的条件下辐照0.001h～1h，得到预辐照聚丙烯粉末；预辐照橡胶乳胶液的制备：将聚丁二烯胶乳在辐照剂量率为10kGy/h～100kGy/h和辐照剂量为50kGy～300kGy的条件下辐照3h～30h得到预辐照橡胶乳胶液。
10.根据权利要求7所述的一种聚乳酸/聚丙烯/聚丁二烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的聚乳酸树脂重均分子量为5×104g/mol～1.5×105g/mol；步骤二中所述的单体助剂为苯乙烯、双甲基丙烯酸三乙二醇酯、双甲基丙烯酸四乙二醇酯、1,6一己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和氰尿酸三烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物；步骤二中所述的热稳定剂为Irganox 1076。
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