一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，發(fā)展非石油原材料和可生物降解材料逐漸成為人們關注的焦點。聚乳酸具有良好的生物相容性、降解可吸收性以及易加工性，具有廣闊的應用前景。但是其還存在一些缺點，比如生產成本高、脆性高、熱變形溫度過低等。為了克服這些缺點，進一步拓展聚乳酸的應用領域，常使用無機填料或增強纖維與聚乳酸制備復合材料。纖維增強聚乳酸復合材料的開發(fā)，可降低聚乳酸制品的價格，提高聚乳酸的利用價值和擴大使用范圍，對于緩解全球能源危機與環(huán)境危機，促進農業(yè)經濟的發(fā)展，擴展玻璃纖維、碳纖維、植物纖維以及相關可降解高分子材料的應用，具有重要的實際應用價值。
[0003]由于親水的增強纖維與疏水的聚乳酸間相容性不好，界面粘合較差，加上聚乳酸本身脆性較大，斷裂伸長率較低，從而使制備的增強纖維/聚乳酸復合材料的斷裂伸長率也較低，沖擊強度較差。因此提高增強纖維與聚乳酸基體間的界面相容性，同時又能提高復合材料的韌性對促進增強纖維/聚乳酸復合材料的應用十分重要。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑及其制備方法，它能有效解決增強纖維與聚乳酸基體之間界面相容性差的問題，同時又能提高復合材料的韌性，而且制備工藝簡單，生成效率高、適合工業(yè)化生產。
[0005]—種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑，其特征在于:是由下列質量份數比的成分制備得到:
聚乳酸與聚己內酯的混合物:100份過氧化物:0.1~2份極性不飽和單體:1~5份。
[0006]聚乳酸與聚己內酯的混合物中，聚乳酸與聚己內酯的質量比為1:1~99:1。
[0007]過氧化物為:偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯，或由以上引發(fā)劑組成的復合引發(fā)體系。
[0008]極性不飽和單體為:馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯，或由以上多種單體組成的復配單體。
[0009]—種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 稱取聚乳酸與聚己內酯的混合物100份，過氧化物0.1~2份，極性不飽和單體1~5份，
將過氧化物溶于無水乙醇配制成10°/『30%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入極性不飽和單體，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機中，擠出溫度為140~190 0C，調整主機和喂料轉速使物料在擠出機中的停留時間為2~10分鐘，擠出后即得可用于聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑。
[0010]本發(fā)明的積極效果在于:1、一方面通過極性不飽和單體與聚合物間的接枝共聚反應，生成的接枝共聚物可改善聚乳酸復合材料中極性增強纖維與聚乳酸基體之間的界面相容性，另一方面聚乳酸與聚己內酯也會通過自由基偶合發(fā)生共聚反應，生成的共聚物能夠改善聚己內酯在聚乳酸中的分散，使柔性的聚己內酯在聚乳酸復合材料中起到更好的增韌作用；2、聚乳酸與聚己內酯皆為完全可生物降解聚合物，因此本發(fā)明制備的增容兼增韌劑具有完全可生物降解的特點，擴大了其在聚乳酸復合材料中的應用范圍；3、該制備方法具有工藝簡單、生產效率高、適于工業(yè)化生產的優(yōu)點；4、選取一種纖維作為增強材料，以麻纖維為例，與本方法制得的增容兼增韌劑、聚乳酸通過熔融混煉方法制備復合材料，當增容兼增韌劑的含量為30%時，測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度分別為34.9MPa、14.9%和36.3KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 12.6%, 58.5%和259.4%。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明未添加增容兼增韌劑時，麻纖維/聚乳酸復合材料樣條沖擊斷面的掃描電子顯微鏡照片。
[0012]圖2為本發(fā)明增容兼增韌劑的含量為30%時，復合材料樣條沖擊斷面的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0013]為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但是本發(fā)明保護的范圍并不局限于實施例所表示的范圍。
[0014]實施例1
稱取聚乳酸與聚己內酯的混合物100份，其中聚乳酸與聚己內酯的質量比為80/20，過氧化二異丙苯0.3份，馬來酸酐3份，將過氧化二異丙苯溶于無水乙醇配制成20%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入馬來酸酐，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機中，擠出溫度為140~190 0C，調整主機和喂料轉速使物料在擠出機中的停留時間為3分鐘23秒，擠出后即得可用于聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復合材料，增容兼增韌劑的含量為20%。測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度，分別為33.9MPa、
11.9%和35.2KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 9.4%、26.6%和248.5%。
[0015]實施例2
稱取聚乳酸與聚己內酯的混合物100份，其中聚乳酸與聚己內酯的質量比為70/30，過氧化二異丙苯0.3份，馬來酸酐3份，將過氧化二異丙苯溶于無水乙醇配制成20%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入馬來酸酐，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機中，擠出溫度為140~190 0C，調整主機和喂料轉速使物料在擠出機中的停留時間為3分鐘21秒，擠出后即得可用于聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復合材料，增容兼增韌劑的含量為20%。測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度，分別為32.1MPa,
10.8%和24.3KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 3.5%、14.9%和140.6%。
[0016]實施例3
增容兼增韌劑的制備方法同實施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復合材料，增容兼增韌劑的含量為5%。測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度，分別為31.4MPa、10.9%和19.lKJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了1.3%、16.0% 和 89.1%。
[0017]實施例4
增容兼增韌劑的制備方法同實施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復合材料，增容兼增韌劑的含量為10%。測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度，分別為32.5MPa、ll.9%和22.lKJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 4.8%、26.6% 和 118.8%。
[0018]實施例5
增容兼增韌劑的制備方法同實施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復合材料，增容兼增韌劑的含量為15%。測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度，分別為33.7MPa、ll.5%和30.lKJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 8.7%、22.3% 和 198.0%。
[0019]實施例6
增容兼增韌劑的制備方法同實施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復合材料，增容兼增韌劑的含量為30%。測定復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和缺口沖擊強度，分別為34.9MPa、14.9%和36.3KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 12.6%、58.5% 和 259.4%。
【主權項】
1.一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑，其特征在于:是由下列質量份數比的成分制備得到: 聚乳酸與聚己內酯的混合物:100份 過氧化物:0.1~2份 極性不飽和單體:1~5份。2.根據權利要求1所述的一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑，其特征在于:所述的聚乳酸與聚己內酯的混合物中，聚乳酸與聚己內酯的質量比為1:1~99:1。3.根據權利要求1所述的一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑，其特征在于所述的過氧化物為:偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯，或由以上引發(fā)劑組成的復合引發(fā)體系。4.根據權利要求1所述的一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑，其特征在于所述的極性不飽和單體為:馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯，或由以上多種單體組成的復配單體。5.根據權利要求1所述的一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 稱取聚乳酸與聚己內酯的混合物100份，過氧化物0.1~2份，極性不飽和單體1~5份，將過氧化物溶于無水乙醇配制成10°/『30%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入極性不飽和單體，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機中，擠出溫度為140~190 0C，調整主機和喂料轉速使物料在擠出機中的停留時間為2~10分鐘，擠出后即得可用于聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑。
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑及其制備方法。該增容兼增韌劑是由聚乳酸與聚己內酯的混合物100份、過氧化物0.1~2份和極性不飽和單體1~5份制備得到，具體方法如下：將過氧化物溶于無水乙醇配制成溶液，然后和聚合物混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入極性不飽和單體，混合均勻，加入雙螺桿擠出機中，擠出后即得聚乳酸復合材料的增容兼增韌劑。該增容兼增韌劑能有效解決聚乳酸復合材料中增強纖維與聚乳酸基體之間界面相容性差的問題，同時又能提高復合材料的韌性。本發(fā)明具有制備工藝簡單，產品可完全生物降解、力學性能高等眾多優(yōu)點，可用于包裝、生物、工程塑料等眾多領域。
【IPC分類】C08L51/08, C08L67/04, C08F283/02
【公開號】CN105061687
【申請?zhí)枴緾N201510480627
【發(fā)明人】羅衛(wèi)華, 張勝
【申請人】羅衛(wèi)華
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月9日