本發(fā)明涉及一種高柔韌性和耐熱性聚乳酸改性材料及其制備方法，具體涉及高分子化合物領(lǐng)域，是一種用聚乳酸純新料制得的聚乳酸改性材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)，又稱聚丙交酯，是來自可再生資源如淀粉中所生產(chǎn)出的一種可降解高分子聚酯樹脂材料，除有利于減少人類對(duì)石油資源的依賴性外；其具有良好的生物可降解性，在自然條件下可降解成二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境十分友好。
聚乳酸盡管有優(yōu)異的可降解性和生物兼容性，同時(shí)具有較高的拉伸強(qiáng)度、壓縮模量及良好的抗熱性，還能運(yùn)用多種方式進(jìn)行加工的突出優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)聚乳酸也擁有很多的缺點(diǎn)，質(zhì)硬而韌性差，缺乏柔性和彈性，極易彎曲變形，更由于耐熱溫度太低(軟化點(diǎn)55℃)，這極大限制了它的發(fā)展和使用范圍，所以對(duì)聚乳酸進(jìn)行改性已經(jīng)刻不容緩。提高聚乳酸耐熱性的主要技術(shù)是改善聚乳酸的結(jié)晶性能，提高聚乳酸的結(jié)晶度。另外，還有將聚乳酸與高玻璃化溫度(Tg)高分子材料共混，引入交聯(lián)結(jié)構(gòu)，纖維增強(qiáng)以及納米復(fù)合技術(shù)等方法是現(xiàn)在對(duì)聚乳酸改性的主流思想。
聚乳酸具有很明顯的缺點(diǎn)，那就是質(zhì)硬而韌性差，耐熱溫度太低，并且目前現(xiàn)有的技術(shù)卻并不能夠解決它，使得耐熱改性和增韌改性同步完成。雖然現(xiàn)有技術(shù)能單一解決在物性上的各種缺點(diǎn)的某一方面，但實(shí)際上無法滿足聚乳酸制品在各種應(yīng)用領(lǐng)域上的需要。
通過添加改性無機(jī)和天然纖維、用無機(jī)改性和天然礦物提高聚乳酸材料結(jié)晶速率、并進(jìn)行輻照交聯(lián)的提高聚乳酸復(fù)合材料耐熱性的方法在中國專利CN201010290969.9高強(qiáng)度高耐熱聚乳酸復(fù)合材料及制備方法中被公開。
聚乳酸與玻璃纖維共混提高聚乳酸耐熱性和材料強(qiáng)度的方法。玻璃纖維大量加入，降低了聚乳酸復(fù)合材料的生物分解性。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種聚乳酸改性材料，其將聚乳酸純新料的耐熱改性和增韌改性同步完成，以明顯提高聚乳酸的柔韌性和耐熱性，使聚乳酸能批量生產(chǎn)和得到推廣普及。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)目前聚乳酸材料存在韌性差、耐熱性差的缺陷，本發(fā)明提出了一種聚乳酸改性材料及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種聚乳酸改性材料，其將聚乳酸純新料的耐熱改性和增韌改性同步完成，以明顯提高聚乳酸的柔韌性和耐熱性，使聚乳酸能批量生產(chǎn)和得到推廣普及。
本發(fā)明高柔韌性和耐熱性聚乳酸改性材料及其制備方法，其特征在于其各組分按重量份計(jì)為：聚L聚乳酸均聚物50-99份、聚D聚乳酸共聚物1-50份、擴(kuò)鏈劑1-5份、熱穩(wěn)定劑1-10份、耐熱改性劑5-20份、增韌劑1-10份、成核劑1-15份。
本發(fā)明中所述的聚乳酸為分子量大于10萬的聚L聚乳酸均聚物和聚D聚乳酸共聚物。
本發(fā)明中所述的擴(kuò)鏈劑為均聚四甲酸二酐、環(huán)氧基苯乙烯-丙烯酸無規(guī)共聚物和2，2-雙(2-惡哩琳)之一或任意配比二種或以上的混合物；
本發(fā)明中所述的熱穩(wěn)定劑為三-(壬基苯基)亞磷酸酯；
本發(fā)明中所述的耐熱改性劑為：具有兩個(gè)或兩個(gè)以上能與聚乳酸的端烴基基團(tuán)和端羧基基團(tuán)；
本發(fā)明中所述的增韌劑為；POE-DF610和POE-8800D的一種；
本發(fā)明中所述的成核劑為細(xì)度不小于5000目的蒙脫土和滑石粉；
本發(fā)明中所述的加工工藝為擠出、注塑或壓延方法；
本發(fā)明提出一種聚乳酸改性材料及其制備方法，其具體制備步驟如下：將顆粒狀的聚乳酸母粒經(jīng)單螺桿流延膜機(jī)，流延出膜厚為0.1mm-0.4mm的膜片，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，粉碎后所得的物質(zhì)為片狀聚乳酸;通過高速攪拌混合機(jī)，將片狀聚乳酸、擴(kuò)鏈劑、熱穩(wěn)定劑、耐熱改性劑、增韌劑和成核劑混合均勻，取出放置干燥冷卻后，將該混合物加入至單螺桿擠出機(jī)中熔融共混后拉條、水冷、切成顆粒，在70-80℃下干燥，去除多余的水分，得聚乳酸改性材料。
具體實(shí)施實(shí)例
以下通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實(shí)施例1
本發(fā)明聚乳酸改性材料的配方(重量份數(shù))如下：聚L聚乳酸均聚物：55份；聚D聚乳酸共聚物：45份；擴(kuò)鏈劑均聚四甲酸二酐：1份；熱穩(wěn)定劑三-(壬基苯基)亞磷酸酯：1份；耐熱改性劑：3份；增韌劑POE-DF610：1份；成核劑滑石粉4000目：5份；
（1）將顆粒狀的聚乳酸母粒經(jīng)單螺桿流延膜機(jī)，流延出膜厚為0.1mm-0.4mm的膜片，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，粉碎后所得的物質(zhì)為片狀聚乳酸;
（2）通過高速攪拌混合機(jī)，將片狀聚乳酸、擴(kuò)鏈劑、熱穩(wěn)定劑、耐熱改性劑、增韌劑和成核劑混合均勻，取出放置干燥冷卻后，將該混合物加入至單螺桿擠出機(jī)中熔融共混后拉條、水冷、切成顆粒，在70-80℃下干燥，去除多余的水分，得聚乳酸改性材料。
上述聚乳酸改性材料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度(MPa)，28.89；拉伸延性 (%)，38.44；維卡軟化溫度(℃)，90。
實(shí)施例2
本發(fā)明聚乳酸改性材料的配方(重量份數(shù))如下：聚L聚乳酸均聚物：75份；聚D聚乳酸共聚物：25份；擴(kuò)鏈劑環(huán)氧基苯乙烯-丙烯酸無規(guī)共聚物：2份；熱穩(wěn)定劑三-(壬基苯基)亞磷酸酯：5份；耐熱改性劑：5 份；增韌劑POE-DF610：5份；成核劑滑石粉5000目：10份；
（1）將顆粒狀的聚乳酸母粒經(jīng)單螺桿流延膜機(jī)，流延出膜厚為0.1mm-0.4mm的膜片，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，粉碎后所得的物質(zhì)為片狀聚乳酸;
（2）通過高速攪拌混合機(jī)，將片狀聚乳酸、擴(kuò)鏈劑、熱穩(wěn)定劑、耐熱改性劑、增韌劑和成核劑混合均勻，取出放置干燥冷卻后，將該混合物加入至單螺桿擠出機(jī)中熔融共混后拉條、水冷、切成顆粒，在70-80℃下干燥，去除多余的水分，得聚乳酸改性材料。
上述聚乳酸改性材料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度(MPa)，29.98；拉伸延性 (%)，37.38；維卡軟化溫度(℃)，84。
實(shí)施例3
本發(fā)明聚乳酸改性材料的配方(重量份數(shù))如下：聚L聚乳酸均聚物：85份；聚D聚乳酸共聚物：15份；擴(kuò)鏈劑環(huán)氧基苯乙烯-丙烯酸無規(guī)共聚物和2，2-雙(2-惡哩琳)：5份；熱穩(wěn)定劑三-(壬基苯基)亞磷酸酯：5份；耐熱改性劑：10份；增韌劑POE-8800D：5份；成核劑蒙脫土5000目：5份；
（1）將顆粒狀的聚乳酸母粒經(jīng)單螺桿流延膜機(jī)，流延出膜厚為0.1mm-0.4mm的膜片，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，粉碎后所得的物質(zhì)為片狀聚乳酸;
（2）通過高速攪拌混合機(jī)，將片狀聚乳酸、擴(kuò)鏈劑、熱穩(wěn)定劑、耐熱改性劑、增韌劑和成核劑混合均勻，取出放置干燥冷卻后，將該混合物加入至單螺桿擠出機(jī)中熔融共混后拉條、水冷、切成顆粒，在70-80℃下干燥，去除多余的水分，得聚乳酸改性材料。
上述聚乳酸改性材料的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如下：拉伸強(qiáng)度(MPa)，39.96；拉伸延性 (%)，36.82；維卡軟化溫度(℃)，84。