CN113072693A - 一种改性聚乳酸材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性聚乳酸材料，包括下述重量份组成：聚乳酸：50～100份、增溶剂：1～3份、抗氧剂：1～2份、增塑剂：1～2份、肉桂缩醛二丙烯酸乙酯：5～10份；在本发明中主要通过添加肉桂缩醛二丙烯酸乙酯对聚乳酸进行改性，肉桂缩醛二丙烯酸乙酯两端的双键能够与聚乳酸的端基进行反应，肉桂缩醛二丙烯酸乙酯给整个聚乳酸分子带来了刚性基团，使得拉伸强度增高，同时也提高了整体材料的柔韧性，使得聚乳酸的断裂伸长率有所提高。

Description

一种改性聚乳酸材料
技术领域
本发明涉及高分子领域，更具体的说是涉及一种改性聚乳酸材料。
背景技术
聚乳酸，又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料。聚乳酸材料因其分子结构的特性，其力学强度较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种增强力学性能的改性聚乳酸材料。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性聚乳酸材料，
包括下述重量份组成：
聚乳酸：50～100份
增溶剂：1～3份
抗氧剂：1～2份
增塑剂：1～2份
肉桂缩醛二丙烯酸乙酯：5～10份；
肉桂缩醛二丙烯酸乙酯分子式为：
Figure BDA0002992450610000021
作为本发明的进一步改进，
所述肉桂缩醛二丙烯酸乙酯包括下述重量份反应而成：
肉桂醛：10～15份
原甲酸三甲酯：20～30份
丙烯酸羟乙酯：20～30份
催化剂：0.08～0.2份。
作为本发明的进一步改进，
所述肉桂缩醛二丙烯酸乙酯反应步骤为：
步骤A：取肉桂醛和原甲酸三甲酯，加入二分之一的催化剂作，反应温度为60～80℃下反应，得到肉桂二缩醛；
步骤B：将肉桂二缩醛与丙烯酸羟乙酯混合，加入剩余二分之一的催化剂，在60～70℃下进行反应得到肉桂缩醛二丙烯酸乙酯。
作为本发明的进一步改进，
所述步骤A和步骤B中的催化剂均为甲苯磺酸。
作为本发明的进一步改进，
所述步骤A中，将肉桂醛和原甲酸三甲酯溶于甲醇中反应，反应时间为4～8小时，并保持1000r/min搅拌；
所述步骤B中，将肉桂二缩醛和丙烯酸羟乙酯溶于氯仿中反应，反应时间为4～8小时，并保持1000r/min搅拌。
作为本发明的进一步改进，
所述步骤A结束后，对肉桂二缩醛进行萃取，萃取过程为通过二氯甲烷进行萃取，收集有机层。
作为本发明的进一步改进，
所述增溶剂为过氧化二异丙苯或柠檬酸。
作为本发明的进一步改进，
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酸酯或叔丁基对苯二酚。
作为本发明的进一步改进，
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
作为本发明的进一步改进，
制备方法为：
将聚乳酸、增溶剂、抗氧剂、增塑剂、肉桂缩醛二丙烯酸乙酯均匀混合，加入到双螺杆挤出机中，升温至150～200℃进行挤出，挤出时间为2～10分钟，得到改性聚乳酸材料。
本发明的有益效果，在本发明中主要通过添加肉桂缩醛二丙烯酸乙酯对聚乳酸进行改性，肉桂缩醛二丙烯酸乙酯两端的双键能够与聚乳酸的端基进行反应，肉桂缩醛二丙烯酸乙酯给整个聚乳酸分子带来了刚性基团，使得拉伸强度增高，同时也提高了整体材料的柔韧性，使得聚乳酸的断裂伸长率有所提高。
并且关于肉桂缩醛二丙烯酸乙酯其合成路径也较为简单，通过肉桂醛、原甲酸三甲酯、丙烯酸羟乙酯，通过甲苯磺酸催化，两步合成即可得到肉桂缩醛二丙烯酸乙酯。
具体实施方式
实施例1：
肉桂缩醛二丙烯酸乙酯的合成：
取质量份
肉桂醛：10份
原甲酸三甲酯：20份
丙烯酸羟乙酯：20份
甲苯磺酸：0.1份。
步骤A：取肉桂醛和原甲酸三甲酯，溶于质量份为80份重量份的甲醇溶液中，在加入0.05份的甲苯磺酸作为催化剂，在65℃下，保持1000r/min搅拌下，反应6小时，对肉桂二缩醛进行萃取，萃取过程为通过二氯甲烷进行萃取，收集有机层，得到肉桂二缩醛；
步骤B：将步骤A得到的肉桂二缩醛中加入丙烯酸羟乙酯，并且加入80份重量份的氯仿作为溶剂，之后加入0.05份的甲苯磺酸作为催化剂，在65℃下，保持1000r/min搅拌下，反应6小时，得到肉桂缩醛二丙烯酸乙酯。
通过萃取对肉桂缩醛二丙烯酸乙酯提纯，萃取方法为在饱和碳酸氢钠中，收集有机层，蒸馏除去溶剂即可。
实施例2：
聚乳酸：80份
过氧化二异丙苯：1份
叔丁基对苯二酚：1份
邻苯二甲酸二辛酯：1份
实施例1制备的肉桂缩醛二丙烯酸乙酯：5份；
将聚乳酸、增溶剂、抗氧剂、增塑剂、肉桂缩醛二丙烯酸乙酯均匀混合，加入到双螺杆挤出机中，升温至150℃进行挤出，挤出时间为5分钟，得到改性聚乳酸材料。
对比例1：
聚乳酸：80份
过氧化二异丙苯：1份
叔丁基对苯二酚：1份
邻苯二甲酸二辛酯：1份
将聚乳酸、增溶剂、抗氧剂、增塑剂均匀混合，加入到双螺杆挤出机中，升温至150℃进行挤出，挤出时间为5分钟，得到改性聚乳酸材料。
对比例2：
纯聚乳酸。
表一：原料表
原料 厂商
聚乳酸 上海源叶生物科技有限公司
过氧化二异丙苯 上海金锦乐实业有限公司
叔丁基对苯二酚(TBHQ) 上海源叶生物科技有限公司
邻苯二甲酸二辛酯 上海源叶生物科技有限公司
肉桂醛 上海源叶生物科技有限公司
原甲酸三甲酯 上海金锦乐实业有限公司
丙烯酸羟乙酯 上海吉至生化科技有限公司
甲苯磺酸 常州市腾扬化工有限公司
性能测试：
参照《GB1040_92塑料拉伸性能试验方法》进行拉伸强度和断裂伸长率测试。
表二：性能测试表
拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％
实施例2 51 25
对比例1 46 12
对比例2 42 8
在纯聚乳酸的材料中，一般其拉伸强度在40-60MPa，断裂伸长率：4％-10％，在对比例2中得到的实验数据基本相同，在对比例1中添加了少量的增溶剂、抗氧剂、增塑剂，其拉伸强度有一定提升，断裂伸长率也有一定提升，在实施例2中，添加了肉桂缩醛二丙烯酸乙酯作为改性剂之后，拉伸强度和断裂伸长率有明显的提升，从而提高了聚乳酸的力学性能。
在本发明中主要通过添加肉桂缩醛二丙烯酸乙酯对聚乳酸进行改性，肉桂缩醛二丙烯酸乙酯两端的双键能够与聚乳酸的端基进行反应，肉桂缩醛二丙烯酸乙酯给整个聚乳酸分子带来了刚性基团，使得拉伸强度增高，同时也提高了整体材料的柔韧性，使得聚乳酸的断裂伸长率有所提高。
并且关于肉桂缩醛二丙烯酸乙酯其合成路径也较为简单，通过肉桂醛、原甲酸三甲酯、丙烯酸羟乙酯，通过甲苯磺酸催化，两步合成即可得到肉桂缩醛二丙烯酸乙酯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
包括下述重量份组成：
聚乳酸：50～100份
增溶剂：1～3份
抗氧剂：1～2份
增塑剂：1～2份
肉桂缩醛二丙烯酸乙酯：5～10份；
肉桂缩醛二丙烯酸乙酯分子式为：
Figure FDA0002992450600000011
2.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述肉桂缩醛二丙烯酸乙酯包括下述重量份反应而成：
肉桂醛：10～15份
原甲酸三甲酯：20～30份
丙烯酸羟乙酯：20～30份
催化剂：0.08～0.2份。
3.根据权利要求2所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述肉桂缩醛二丙烯酸乙酯反应步骤为：
步骤A：取肉桂醛和原甲酸三甲酯，加入二分之一的催化剂作，反应温度为60～80℃下反应，得到肉桂二缩醛；
步骤B：将肉桂二缩醛与丙烯酸羟乙酯混合，加入剩余二分之一的催化剂，在60～70℃下进行反应得到肉桂缩醛二丙烯酸乙酯。
4.根据权利要求3所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述步骤A和步骤B中的催化剂均为甲苯磺酸。
5.根据权利要求4所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述步骤A中，将肉桂醛和原甲酸三甲酯溶于甲醇中反应，反应时间为4～8小时，并保持1000r/min搅拌；
所述步骤B中，将肉桂二缩醛和丙烯酸羟乙酯溶于氯仿中反应，反应时间为4～8小时，并保持1000r/min搅拌。
6.根据权利要求5所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述步骤A结束后，对肉桂二缩醛进行萃取，萃取过程为通过二氯甲烷进行萃取，收集有机层。
7.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述增溶剂为过氧化二异丙苯或柠檬酸。
8.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酸酯或叔丁基对苯二酚。
9.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
10.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸材料，其特征在于：
制备方法为：
将聚乳酸、增溶剂、抗氧剂、增塑剂、肉桂缩醛二丙烯酸乙酯均匀混合，加入到双螺杆挤出机中，升温至150～200℃进行挤出，挤出时间为2～10分钟，得到改性聚乳酸材料。
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