CN117304665A - 一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性pla/pbat复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法。该方法通过双螺杆挤出机将烘干的聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸接枝共聚物以及增容剂进行熔融共混反应。该方法通过所用增容剂中的环氧基团和共混体系内羟基之间反应,能够增加PLA和PBAT两相之间强烈的分子间作用力,充分提高二者之间的相容性。其次,PLA/PBAT与聚乳酸接枝共聚物中环氧基团之间的反应促进了分子链之间的缠结,两者协同提高了PLA与PBAT之间的界面粘接力与相容性从而使共混物体系的相容性更好,力学性能得到了较大幅度地提升。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种生物基助剂增容改性PLA/PBAT复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种对于生态环境友好的完全可降解聚合物,其机械性能良好,物理性能优秀,热稳定性好,加工温度一般在190℃左右,加工方便,可兼容大部分的通用塑料生产方法,同时是一种可以完全生物降解且低碳排放的环保材料,在医学、生物、包装、薄膜等领域具有多种应用,但PLA也存在刚性过高,韧性差,结晶度低,生产温度过高,成本过大等缺点,在其他领域的扩展和应用收到了限制。
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)是具有石油基的一种生物可降解材料,PBAT的降解周期非常短,拥有良好的耐热性、抗冲击性、延展性和断裂伸长率。将PLA与PBAT共混,可以提升材料的降解性能,满足PBAT强度不足和PLA在室温下呈现脆性的缺点,实现性能互补,得到性能良好的生物可降解材料。
公开专利号CN103571158A的发明专利申请,本发明公开了一种高界面相容性的PLA/PBAT共混物的制备方法,该复合材料以聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯作为基体,加入不同的异氰酸酯类扩链剂来改善其组分间的界面相容性,但异氰酸酯类扩链剂的危害也非常明显,异氰酸酯具有挥发毒性且毒性会随温度的升高而增强,破环了材料的绿色环保性。且加入异氰酸酯类扩链剂后,共混物的冲击强度和断裂伸长率虽有提升,但提升幅度不大且拉伸强度下降过大。
公开专利号CN115710415A的发明专利申请,其公开了一种PLA/PBAT生物降解复合材料及其制备方法,上述制备方法利用杂环氧化物增容剂和接枝共聚物PLA-g-PBAT对PLA/PBAT共混物进行改性,提高共混物的相容性,以改善其力学性能,但异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)的加入使得PLA/PBAT复合材料无法作为生物降解材料使用。相比之下,本发明所使用的增容剂相比于异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为生物降解材料,在保全了材料的全生物降解性的同时使材料的拉伸强度与断裂伸长率均有所提升。
公开专利号CN114539742A的发明专利申请,提供了一种生物基环氧化合物增容改性PLA/PBAT复合材料,采用多官能度的生物基环氧化合物对于PLA/PBAT复合材料进行增容改性,而本发明采用聚乳酸接枝共聚物与环氧化合物协同增容PLA/PBAT复合材料,在相同环氧化合物的添加量的情况下,少量接枝共聚物的加入在保持拉伸强度变化较小的情况下,较大幅度的提升了复合材料的断裂伸长率与冲击强度,相比之下得到了力学性能较好的复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,本发明通过聚乳酸接枝共聚物和引入环境友好型增容剂协同提升材料之间的相容性来改善PLA/PBAT共混物的性能。在保持材料生物可降解的情况下极大的提高了共混物的力学性能。本发明使用环氧型增容剂来提高材料的相容性,利用环氧官能团开环后高的反应活性进一步提升材料的韧性和热稳定性并很好地保持了材料的刚性、加工流动性与光学性能,所需原料容易获取,安全无毒,生产成本低,操作步骤简单,且聚乳酸接枝物可以进一步利用环氧官能团开环后高的反应活性协同提升材料的力学性能。
本发明由以下技术措施实现。
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂溶于助剂与丙酮的混合溶液中,然后分别加入适量助接枝单体,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为40-50r/min。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(1)所述熔融接枝反应,其中所用的聚乳酸为50-70份,接枝单体取1-15份,助接枝单体取1-30份,引发剂取1-5份。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(1)所述熔融接枝反应的接枝单体为马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、醋酸乙烯酯(VAC)、丙烯酸乙酯(EA)中的一种或几种。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(1)所述熔融接枝反应的引发剂为所述引发剂为过氧化月桂酰(LPO)、过氧化二异丙苯(DCP)、偶氮二异丁腈(AIBN)、丙烯酰胺(AM)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)中的一种或几种。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(1)所述助接枝单体为为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、苯乙烯(St)、α-甲基苯乙烯(AMS)中的一种或几种。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(2)所述增容剂为环氧化腰果酚(ECP)、环氧化大豆油(ESO)、聚癸二酸丙二醇柠檬酸酯(PPSC)中的一种或几种。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(2)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、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或几种。
所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,步骤(2)所述的在双螺杆挤出机中熔融共混,其中所用的挤出共混改性,加料分量具体为:聚乳酸为60-90份,聚乳酸接枝物含量为1-10份,聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯20-50份;增容剂含量为1-10份。
本发明具有的优点与效果是:
1.本发明所用原料均为无毒的全生物降解材料,且所用增容剂是一种资源丰富、价廉无毒、环境友好、热稳定性好、耐溶剂性好的可再生原料。本发明生产的产品成本低,工艺简单,拓宽了聚乳酸类的生物降解复合材料在工业上的应用范围。
2.本发明通过引入环氧型增容剂,利用环氧官能团开环后高的反应活性,使材料韧性和热稳定性得到提高。同时,与传统的PLA/PBAT共混物的合成不同,聚乳酸接枝共聚物的存在,也可作为一种PLA材料的相容剂来可以提高PLA与其他材料的相容性。这两者的协同作用不仅使基体之间的界面作用力增强,相容性提高,还极大的提高了了共混物的韧性和刚性,有着广泛的应用前景。
实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细描述,但本发明不受这些具体实施例的限制,该领域的熟练技术人员可以根据上述发明的内容对本发明做出一些非实质性的改进和调整。
比较例1
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
抗氧剂 0.15份
将干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT共混物。
将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT的共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTM D1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
比较例2
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
引发剂 0.8份
接枝单体 2份
助接枝单体 0.15份
抗氧剂 0.15份
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂、接枝单体、助接枝单体溶于丙酮中,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到PLA-g-(GMA-co-St)接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)共混物。
(3)将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/PLA接枝共聚物的共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/PLA接枝共聚物的共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
比较例3
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
增容剂 4份
抗氧剂 0.15份
(1)将干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/ESO共混物。
(2)将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T 1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/ESO共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/ESO共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
实施例1
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
聚乳酸接枝共聚物 10份;
增容剂 1份;
抗氧剂 0.15份
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂溶于助剂与丙酮的混合溶液中,然后分别加入适量助接枝单体,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到PLA-g-(GMA-co-St)接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物。
将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
实施例2
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
聚乳酸接枝共聚物 10份;
增容剂 2份;
抗氧剂 0.15份
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂溶于助剂与丙酮的混合溶液中,然后分别加入适量助接枝单体,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到PLA-g-(GMA-co-St)接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物。
将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
实施例3
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
聚乳酸接枝共聚物 10份;
增容剂 3份;
抗氧剂 0.15份
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂溶于助剂与丙酮的混合溶液中,然后分别加入适量助接枝单体,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到PLA-g-(GMA-co-St)接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物。
(3)将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
实施例4
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
聚乳酸接枝共聚物 10份;
增容剂 4份;
抗氧剂 0.15份
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂溶于助剂与丙酮的混合溶液中,然后分别加入适量助接枝单体,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到PLA-g-(GMA-co-St)接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物。
(3)将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
实施例5
聚乳酸 60份;
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯 30份;
聚乳酸接枝共聚物 10份;
增容剂 5份;
抗氧剂 0.15份
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂、接枝单体、助接枝单体溶于丙酮中,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到PLA-g-(GMA-co-St)接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用。
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为45r/min,挤出样条经水冷却后切粒,备用,得到PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物。
(3)将最终所得共混物样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1040.2-2006注塑成拉伸样条。将干燥过的样品加入微型注射成型机中,设置料筒温度175℃,模具温度50℃,保压时间10s,将样品按国家标准GB/T1843-2008注塑成冲击样条。发明人依照GB/T1040.2-2006和GB/T1043.1-2008测试标准分别测试了材料的断裂伸长率、冲击强度和拉伸强度。将PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品(6-8mg)放入坩埚中进行DSC热性能测试。采用平板硫化机将PLA/PBAT/-g-(GMA-co-St)/ESO共混物样品压制成约80μm厚的薄膜,并使用雾度仪(CS-700)测试了材料的透过率。按照测试标准ASTMD1238-2013采用熔体流动速率仪(GT-7100-MH)在190℃、2.16kg负荷下测定共混物的流动性能。
表1 材料的力学性能的测试结果
冲击强度(J/m2) | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(%) | |
比较例1 | 7054.65 | 42.32 | 37.36 |
比较例2 | 7362.15 | 41.63 | 88.94 |
比较例3 | 7562.35 | 40.35 | 133.62 |
实施例1 | 7631.26 | 42.84 | 140.28 |
实施例2 | 13981.24 | 38.77 | 193.27 |
实施例3 | 18275.69 | 37.26 | 228.66 |
实施例4 | 23359.34 | 35.81 | 283.09 |
实施例5 | 16921.84 | 33.72 | 165.505 |
通过表中可以发现,增容剂的引入可在一定程度上改善PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)的相容性,进而提高共混物的冲击强度和断裂伸长率。同时,减小了PLA剥离PBAT的情况,提高了共混物的韧性。
表2 材料的DSC测试结果
Tg(PLA) (℃) | Tg(PBAT) (℃) | ΔTg (℃) | |
比较例1 | 61.1 | -27.5 | 88.6 |
比较例2 | 60.8 | -27.3 | 88.1 |
比较例3 | 60.3 | -26.5 | 86.8 |
实施例1 | 59.5 | -26.3 | 85.8 |
实施例2 | 57.8 | -26.1 | 83.9 |
实施例3 | 57.4 | -26.1 | 83.5 |
实施例4 | 56.7 | -25.9 | 82.6 |
实施例5 | 56.3 | -25.7 | 82.0 |
从表中可以看出,在PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)共混物中引入ESO后,随着体系中ESO添加量的增加,ΔTg逐渐降低,这表明ESO对PLA/PBAT/PLA-g-(GMA-co-St)共混物具有良好的增容作用。
表3 材料的透光率与熔融指数
透光率(%) | MFR(g/10min) | |
比较例1 | 81.3 | 3.747 |
比较例2 | 69.8 | 3.816 |
比较例3 | 79.6 | 4.018 |
实施例1 | 80.4 | 4.105 |
实施例2 | 80.4 | 4.632 |
实施例3 | 83.8 | 5.214 |
实施例4 | 84.9 | 5.896 |
实施例5 | 82.7 | 3.364 |
通过表中可以看出,共混物的透光率与增容剂的添加量有关,随着增容剂的含量增加,体系的透光率逐渐增高,当ESO添加量为4wt%时,共混物的透光率达到最大值。且随着ESO添加量的增加,共混物的熔融指数不断上升,当ESO添加量为4wt%时,共混物的MFR值达到最高(5.896g/10min)。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于,所属复合材料的制备包括以下过程:
(1)聚乳酸接枝共聚物的制备,利用熔融接枝聚合技术,合成聚乳酸接枝共聚物。将引发剂、接枝单体、助接枝单体溶于丙酮中,再与聚乳酸按照一定的质量比混合均匀,待丙酮完全挥发后经双螺杆挤出机制备得到接枝共聚物。挤出机出机各段温度设定为175-185℃,螺杆转速为50r/min。挤出样条在水中冷却后造粒,置于60℃真空烘箱中干燥6h,备用;
(2)将步骤(1)得到的聚乳酸接枝共聚物与干燥后的聚乳酸、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、增容剂、抗氧剂均匀混合加入双螺杆挤出机中,双螺杆挤出机加热温度设为175-185℃,转速为40-50r/min。
2.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述熔融接枝反应,其中所用的聚乳酸为50-70份,接枝单体取1-15份,助接枝单体取1-30份,引发剂取1-5份。
3.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述熔融接枝反应的接枝单体为马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、醋酸乙烯酯(VAC)、丙烯酸乙酯(EA)中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于于步骤(1)所述熔融接枝反应的引发剂为所述引发剂为过氧化月桂酰(LPO)、过氧化二异丙苯(DCP)、偶氮二异丁腈(AIBN)、丙烯酰胺(AM)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述助接枝单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、苯乙烯(St)、α-甲基苯乙烯(AMS)中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于步骤(2)所述增容剂为环氧化腰果酚(ECP)、环氧化大豆油(ESO)、聚癸二酸丙二醇柠檬酸酯(PPSC)中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于步骤(2)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、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述一种聚乳酸接枝共聚物与生物基助剂协同改性PLA/PBAT复合材料的制备方法,其特征在于步骤(2)所述的在双螺杆挤出机中熔融共混,其中所用的挤出共混改性,加料分量具体为:聚乳酸为60-90份,聚乳酸接枝物含量为1-10份,聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯20-50份;增容剂含量为1-10份。
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