本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃增韌聚乳酸復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：
：

聚乳酸(PLA)是一種可生物降解吸收的熱塑性脂肪族聚酯，其原料乳酸來源于玉米、大豆等可再生農(nóng)作物，并且由于近年來環(huán)境污染和石油基能源的消耗，聚乳酸這種可再生材料引起越來越多的關(guān)注。聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，極好的機械性能和高度的透明性，已經(jīng)在包裝、醫(yī)療、建筑材料、汽車和航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。盡管聚乳酸有很多優(yōu)異的性能，但是聚乳酸易燃(LOI＝19％～22％)，脆性大且加工流動性較差，從而限制了聚乳酸的廣泛應(yīng)用。因此提高聚乳酸的阻燃性、韌性和加工流動性是目前研究的重點。

由于人們環(huán)保意識的提高，無鹵阻燃已經(jīng)成為阻燃研究的熱點，目前對聚乳酸的阻燃研究主要是選擇合適的成炭劑，可膨脹性石墨(EG)、淀粉、有機改性α-磷酸鋯(OZrP)、超支化三嗪類成炭劑(HPCA)通過與聚磷酸銨復(fù)配組成膨脹型阻燃劑，從而起到高效阻燃的目的。聚乳酸的增韌改性主要通過共聚、交聯(lián)和共混的方法，由于共混改性簡單易行，價格低廉，能夠獲得綜合性能優(yōu)異的材料，因此共混改性在聚乳酸的增韌改性研究中應(yīng)用較為廣泛。共混改性通常與一些柔韌性高的聚合物，聚乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚己二酸對苯二酸丁二酯(PBAT)、聚己內(nèi)酯(PCL)、和淀粉等的共混。在專利CN 105131543 A，CN 105176032 A，CN 105419264 A，CN 104937031 A，CN 104250434 B中報道了對聚乳酸的不同阻燃改性，盡管改性后聚乳酸復(fù)合材料的阻燃性能得到提高，但復(fù)合材料的韌性和加工流動性沒有得到很大改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明正是針對上述問題，提供了一種可提高聚乳酸阻燃性能、韌性和加工流動性的無鹵阻燃增韌聚乳酸復(fù)合材料的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，具體的制備步驟為，

1、將聚乳酸、阻燃劑、阻燃助劑、增韌劑預(yù)先分別在50～110℃下真空干燥1～24小時，以除去水分；

2、將處理后的聚乳酸、阻燃劑、阻燃助劑、增韌劑按照50～90：10～30：5～30：0～5的質(zhì)量比于高混機內(nèi)攪拌均勻，得到阻燃混合物；

3、將步驟2得到的阻燃混合物加入到雙螺桿擠出機或雙輥開煉機中，在150～200℃的加工溫度下進(jìn)行熔融共混，再依次經(jīng)擠出、冷卻、切粒，即可得到無鹵阻燃增韌聚乳酸復(fù)合材料；

所述的阻燃劑為不含鹵素的無鹵阻燃劑；

所述的增韌劑為聚丁二酸己二醇酯、聚乙二醇、乙烯-醋酸乙烯酯中一種以上；

所述的阻燃助劑為液晶聚合物L(fēng)CP。

所述的阻燃劑為聚磷酸銨、氫氧化鎂中的一種以上。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明制備的聚乳酸復(fù)合材料中添加的阻燃劑為無鹵阻燃劑，通過UL-94V-0級，并在燃燒時沒有有毒氣體的釋放，同時降低了煙釋放濃度，使本發(fā)明制備的聚乳酸復(fù)合材料成為一種環(huán)境友好型材料，可應(yīng)用于航空、汽車、電子等對阻燃性能要求較高的領(lǐng)域。

2、由于本發(fā)明提供的聚乳酸復(fù)合材料中所使用的增韌劑富含羥基，其可在材料燃燒過程中與阻燃劑反應(yīng)脫水成炭，同時發(fā)揮增韌和成炭雙重作用，使本發(fā)明制備的聚乳酸復(fù)合材料的拉伸強度和斷裂伸長率都得到極大提高。

3、由于本發(fā)明中添加了助劑，提高了聚乳酸復(fù)合材料的熔融指數(shù)，從而提高了材料在制作過程中的加工流動性。

附圖說明：

圖1為實施例中制得的聚乳酸復(fù)合材料的拉伸強度對比圖。

圖2為實施例中制得的聚乳酸復(fù)合材料的斷裂伸長率對比圖。

具體實施方式：

對比例

稱取1Kg聚乳酸在80℃下真空干燥24小時，以除去水分，放入雙螺桿擠出機中，在150℃的溫度下進(jìn)行熔融共混，其中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為250rpm。物料經(jīng)冷卻，切粒后即可得到聚乳酸材料。

利用注塑機注塑出用于燃燒性能和力學(xué)性能測試的標(biāo)準(zhǔn)樣條，各段溫度為：一區(qū)：160～165℃，二區(qū)：165～180℃，三區(qū)：180～200℃。

燃燒性能測試：

采用UL-94垂直燃燒測試，按照ASTM-D3801標(biāo)準(zhǔn)，試樣長130mm，寬10mm，高3mm，極限氧指數(shù)測試，按照ASTM-D2863標(biāo)準(zhǔn)，試樣長100mm，寬6.5mm，高3mm。力學(xué)性能測試，按照GB-T1040標(biāo)準(zhǔn)，測量拉伸強度和斷裂伸長率。熔融指數(shù)測試，按照ASTM-D1238標(biāo)準(zhǔn)(190℃,0.375Kg)，測試復(fù)合材料的熔融指數(shù)。

所得聚乳酸材料的LOI為22，垂直燃燒為NR級，斷裂伸長率為4.1％，拉伸強度為71.59MPa，熔融指數(shù)為3.56g/10min。

實施例1

將聚乳酸在80℃下真空干燥24小時，以除去水分，接著將85kg的聚乳酸，15kg的聚乙二醇6000(分子量)在高混機內(nèi)混合均勻后，放入雙螺桿擠出機中，在150℃的溫度下進(jìn)行熔融共混，其中螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為250rpm。物料經(jīng)冷卻，切粒后即可得到聚乳酸復(fù)合材料。

將共混后的材料在真空干燥箱100℃干燥后，利用注塑機注塑出用于燃燒性能和力學(xué)性能測試的標(biāo)準(zhǔn)樣條，各段溫度為：一區(qū)：160～165℃，二區(qū)：165～180℃，三區(qū)：180～200℃。

燃燒性能測試

采用UL-94垂直燃燒測試，按照ASTM-D3801標(biāo)準(zhǔn)，試樣長130mm，寬10mm，高3mm，極限氧指數(shù)測試，按照ASTM-D2863標(biāo)準(zhǔn)，試樣長100mm，寬6.5mm，高3mm。力學(xué)性能測試，按照GB-T1040標(biāo)準(zhǔn)，測量拉伸強度和斷裂伸長率。熔融指數(shù)測試，按照ASTM-D1238標(biāo)準(zhǔn)(190℃,0.375Kg)，測試復(fù)合材料的熔融指數(shù)。

所得聚乳酸復(fù)合材料的LOI為22.3，垂直燃燒為NR級，斷裂伸長率為75.2％，拉伸強度為49.39MPa，熔融指數(shù)為5.65g/10min。

實施例2

與實施例1的不同之處為，將聚乳酸、聚磷酸銨分別在80℃下真空干燥24小時，以除去水分；接著將72.2kg的聚乳酸、15kg的聚磷酸銨、12.8kg的聚乙二醇6000在高混機內(nèi)混合均勻。

所得聚乳酸復(fù)合材料的LOI為30.1，垂直燃燒為V-0級，斷裂伸長率為57.1％，拉伸強度為29.42MPa，熔融指數(shù)為7.01g/10min。

實施例3

與實施例1的不同之處為，將聚乳酸、聚磷酸銨、液晶聚合物L(fēng)CP分別在80℃下真空干燥24小時，以除去水分；接著將72.02kg的聚乳酸、14.96kg的聚磷酸銨、12.77kg的聚乙二醇6000和0.25kg的液晶聚合物在高混機內(nèi)混合均勻。

所得聚乳酸復(fù)合材料的LOI為30.2，垂直燃燒為V-0級，斷裂伸長率為55.64％，拉伸強度為30.45MPa，熔融指數(shù)為8.57g/10min。

實施例4

與實施例1的不同之處為，將聚乳酸、聚磷酸銨、液晶聚合物L(fēng)CP分別在80℃下真空干燥24小時，以除去水分；接著將71.84kg的聚乳酸、14.93kg的聚磷酸銨、12.74kg的聚乙二醇6000和0.5kg的液晶聚合物在高混機內(nèi)混合均勻。

所得聚乳酸復(fù)合材料的LOI為31.3，垂直燃燒為V-0級，斷裂伸長率為39.33％，拉伸強度為31.18MPa，熔融指數(shù)為10.35g/10min。

實施例5

與實施例1的不同之處為，將聚乳酸、聚磷酸銨、液晶聚合物L(fēng)CP分別在80℃下真空干燥24小時，以除去水分；接著將71.56kg的聚乳酸、14.89kg的聚磷酸銨、12.70kg的聚乙二醇6000的和0.75kg的液晶聚合物在高混機內(nèi)混合均勻。

所得聚乳酸復(fù)合材料的LOI為31.5，垂直燃燒為V-0級，斷裂伸長率為29.46％，拉伸強度為32.15MPa，熔融指數(shù)為11.08g/10min。

實施例6

與實施例1的不同之處為，將聚乳酸、聚磷酸銨、液晶聚合物分LCP別在80℃下真空干燥24小時，以除去水分；接著將71.48kg的聚乳酸、14.85kg的聚磷酸銨、12.67kg的聚乙二醇6000的和1.0kg的液晶聚合物在高混機內(nèi)混合均勻。

所得聚乳酸復(fù)合材料的LOI為31.6，垂直燃燒為V-0級，斷裂伸長率為19.38％，拉伸強度為34.28MPa，熔融指數(shù)為14.09g/10min。

表1

由表1可知，液晶聚合物的加入提高了復(fù)合材料的熔融指數(shù)，從而改善了復(fù)合材料的加工流動性，由圖1和圖2可知，聚乙二醇的添加使復(fù)合材料的韌性得到極大提高，隨液晶聚合物的添加復(fù)合材料的拉伸強度由29.42MPa提高到34.28MPa，斷裂伸長率則逐漸降低逐低。