本发明专利技术涉及一种高性能PLA合金材料及其制备方法，由聚乳酸70-90份、乙烯-辛烯无规共聚物10-30份、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物0.4-0.8份、改性纳米二氧化硅8-14份、抗氧剂0.3-0.7份经混合、挤出制备而成。本发明专利技术采用POE来提高PLA的韧性，并加入增容剂EGMA来改善PLA／POE共混物的相容性，提高两相间的界面结合力，提高共混物的性能；并引入改性纳米二氧化硅来改善聚合物的强度、刚性及韧性。所以本发明专利技术的PLA合金材料兼具高强度、高韧性且环境友好，该复合材料可广泛应用于包装材料、玩具、电器和家庭用品等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子复合材料
，尤其涉及一种PLA合金材料及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸(PLA)以其良好的生物降解性和较高的机械性能得到了工业界的广泛关注。但是与目前工业上广泛应用的石油基工程塑料相比，PLA的脆性、较低的结晶能力却大大限制了它的广泛应用。而乙烯-辛烯无规共聚物（POE）具有良好的韧性，同时也兼具耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，正是由于POE的优异性能使其在汽车行业、电线电缆护套、塑料增韧剂等方面里都获得了广泛应用。如采用POE来增强PLA的韧性，但PLA／POE两相间的界面结合力差，达不到增韧的目的。另外，由于POE为热塑性弹性体，自身的强度和模量较低，加入到PLA后使得复合材料的模量和强度均下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种PLA合金材料及其制备方法，采用这种方法制备的该复合材料兼具高强度、高韧性且环境友好，该复合材料可广泛应用于包装材料、玩具、电器和家庭用品等领域。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现，一种高性能PLA合金材料，由以下各个组分按重量份制备而成：聚乳酸（PLA）70-90份乙烯-辛烯无规共聚物（POE）10-30份乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（EGMA）0.4-0.8份改性纳米二氧化硅8-14份抗氧剂0.3-0.7份；所述改性二氧化硅是由L-丙交酯开环聚合接枝纳米二氧化硅形成的。进一步，所述的聚乳酸中L型PLA的质量百分比为92-96%、D型PLA的质量百分比为4-8%。所述的乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（EGMA）中甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分比为8%、丙烯酸甲酯的质量百分比为25%。所述的纳米二氧化硅是亲水型，其平均粒径为12-40nm。所述的抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯（抗氧剂1010）和1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯（抗氧剂1330）按重量比为1：1复配。本专利技术的另一个专利技术目的是提供上述一种高性能PLA合金材料的其制备方法，步骤如下：（1）制备改性纳米二氧化硅将纳米二氧化硅先在真空干燥箱于60-80℃干燥10-14h，以除去其表面的水分；然后将干燥的纳米二氧化硅和溶剂甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、90℃油浴加热情况下进行搅拌预热；最后加入L-丙交酯和催化剂辛酸亚锡，其中纳米二氧化硅和L-丙交酯、辛酸亚锡的质量比为1:（0.1-0.4）：（0.01-0.03），升温至100-120℃后恒温搅拌；反应结束后冷却至室温进行离心处理得改性纳米二氧化硅；（2）按配比，将干燥的聚乳酸、乙烯-辛烯无规共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、改性纳米二氧化硅及抗氧剂，通过高速混合机搅拌5～10分钟，形成混合物料；（3）将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出、造粒得PLA合金材料。进一步，所述步骤（1）中制得的改性纳米二氧化硅用三氯甲烷对其清洗以除去表面因物理作用吸附而未反应的L-丙交酯。所述步骤（3）中双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70～100℃，二区温度120～220℃，三区温度130～230℃，四区温度140～230℃，五区温度140～230℃，六区温度140～240℃，机头温度130～200℃；螺杆转速120～300r/min。所以，本专利技术的有益效果有：1、本专利技术采用POE来提高PLA的韧性，并加入增容剂EGMA来改善PLA／POE共混物的相容性，提高两相间的界面结合力，提高共混物的性能。这是因为PLA的端羟基或羧基与EGMA的环氧基在反应共混时发生了反应，而生成的接枝聚合物改善了两相的相容性。2、由于POE为热塑性弹性体，自身的强度和模量低，加入到PLA后降低了复合材料的模量和强度下降。本专利技术为了提高PLA／POE共混物的模量和强度，加入了改性纳米二氧化硅作为改性剂，能使聚合物的强度、刚性、韧性得到明显改善。3、本专利还创新的采用L-丙交酯来对纳米Si02粉体进行表面改性处理，使纳米Si02粉体表面接枝聚乳酸，这样改性后的纳米二氧化硅不易团聚、分散均匀且与聚合物有更好的相容性，同时还能起到异相成核的作用提高PLA的结晶性能，不仅提高了PLA合金材料的力学性能，还使性能更加的稳定。4、本专利技术制备的PLA合金材料兼具高强度、高韧性且环境友好，该复合材料可广泛应用于包装材料、玩具、电器和家庭用品等领域。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做一详细的阐述。实施例1（1）制备改性纳米二氧化硅将纳米二氧化硅先在真空干燥箱于60℃干燥14h，以除去其表面的水分；然后将干燥的纳米二氧化硅和溶剂甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、90℃油浴加热情况下进行搅拌预热；最后加入催化剂辛酸亚锡、L-丙交酯，其中纳米二氧化硅和L-丙交酯、辛酸亚锡的质量比为1:0.1：0.01，升温至100℃后恒温搅拌；反应结束后冷却至室温进行离心处理，最后用三氯甲烷对沉淀物进行多次清洗以除去粉体表面因物理作用吸附的未反应的L-丙交酯，再干燥得改性纳米二氧化硅；（2）按配比，将干燥的PLA70份、POE10份、EGMA0.4份、（1）制备的改性纳米二氧化硅8份及抗氧剂10100.15份、抗氧剂13300.15份，通过高速混合机搅拌5分钟，形成混合物料；（3）将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出、造粒得PLA合金材料。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70℃，二区温度120℃，三区温度130℃，四区温度140℃，五区温度140℃，六区温度140℃，机头温度130℃；螺杆转速120r/min。实施例2（1）制备改性纳米二氧化硅将纳米二氧化硅先在真空干燥箱于80℃干燥10h，以除去其表面的水分；然后将干燥的纳米二氧化硅和甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、90℃油浴加热情况下进行搅拌预热；最后加入催化剂辛酸亚锡、L-丙交酯，其中纳米二氧化硅和L-丙交酯、辛酸亚锡的质量比为1:0.4：0.03，升温至120℃后恒温搅拌；反应结束后冷却至室温进行离心处理后用三氯甲烷对沉淀物进行多次清洗以除去粉体表面因物理作用吸附的未反应的L-丙交酯，再干燥得改性纳米二氧化硅；（2）按配比，将干燥的PLA90份、POE30份、EGMA0.8份、改性纳米二氧化硅14份及抗氧剂10100.35份、抗氧剂13300.35份，通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料；（3）将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融、挤出、造粒得PLA合金材料。其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度100℃，二区温度220℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，机头温度200℃；螺杆转速300r/min。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高性能PLA合金材料，其特征在于：由以下各个组分按重量份制备而成：聚乳酸 70‑90份乙烯‑辛烯无规共聚物 10‑30份乙烯‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物 0.4‑0.8份改性纳米二氧化硅 8‑14份抗氧剂 0.3‑0.7份；所述改性二氧化硅是由L‑丙交酯开环聚合接枝纳米二氧化硅形成的。
【技术特征摘要】
1.一种高性能PLA合金材料，其特征在于：由以下各个组分按重量份制备而成：
聚乳酸70-90份
乙烯-辛烯无规共聚物10-30份
乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物0.4-0.8份
改性纳米二氧化硅8-14份
抗氧剂0.3-0.7份；
所述改性二氧化硅是由L-丙交酯开环聚合接枝纳米二氧化硅形成的。
2.根据权利要求1所述的一种高性能PLA合金材料，其特征在于：所述的聚乳酸中L型PLA的质量百分比为92-96%、D型PLA的质量百分比为4-8%。
3.根据权利要求1所述的一种高性能PLA合金材料，其特征在于：所述的乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量百分比为8%、丙烯酸甲酯的质量百分比为25%。
4.根据权利要求1所述的一种高性能PLA合金材料，其特征在于：所述的纳米二氧化硅是亲水型，其平均粒径为12-40nm。
5.根据权利要求1所述的一种高性能PLA合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯按重量比为1：1复配。
6.如权利要求1所述的一种高性能PLA合金材料的制备方法，步骤如下：
（1）制备改性纳米二氧化硅
将纳米二氧化硅先在真空...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，刘凯，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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