一种基于超支化聚合物制备高性能高流动性聚乳酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超支化聚合物制备高性能高流动性聚乳酸的方法，属于聚合物加工与改性技术领域。本发明专利技术利用超支化聚合物作为流动助剂，将具有特定结构的超支化聚合物在特定的添加量下与聚乳酸材料共混，可以得到同时具备高强度、高熔体流动性的聚乳酸复合材料，且具有完全的可生物降解性。可广泛应用在塑料结构件、薄壁注塑、纤维纺丝、塑料包装、汽车内饰件、医用耗材等领域，前景广阔。前景广阔。前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超支化聚合物制备高性能高流动性聚乳酸的方法


[0001]本专利技术涉及一种基于超支化聚合物制备高性能高流动性聚乳酸的方法，属于聚合物加工与改性


技术介绍

[0002]石油资源短缺与环境污染的问题日益突出，生物基与生物可降解材料愈加收到人们的青睐，聚乳酸(PLA)作为一种生物基、可降解的材料，其合成原料来源于玉米等植物资源，来源充分且可再生。此外，聚乳酸还具有良好的生物相容性、加工性和力学强度，是理想的绿色高分子材料。
[0003]新型加工技术的兴起对聚乳酸的性能提出了新的要求，例如薄壁注塑加工是一种生产超薄壁厚制件的加工技术，其具有节省原料，缩短加工周期等优点，要求聚合物具有极高的流动性及加工稳定性。而聚乳酸的熔体流动性尚未满足薄壁注塑加工的需求，容易造成熔体不充满型腔等问题。因此提高聚乳酸的熔体流动性称为聚乳酸加工领域中亟待解决的问题。
[0004]添加流动助剂可以有效提高聚合物熔体流动性，专利CN101175804公开了一种高流动性的聚酯组合物，其中流动助剂包含季戊四醇、3
‑
羟甲基
‑
氨基甲烷、1,1
‑
二羟甲基
‑1‑
氨基丙烷、1,1,1
‑
三羟甲基乙烷等小分子含氨基、羟基、羟甲基的化合物，有效的提高了聚酯的熔体流动性。但小分子添加剂具有易迁移的不足，其中所含的氨基也会造成酯键的氨解，降低聚合物的力学性能。专利CN1563187公开了一种高流动性玻纤增强PBT的制备方法，其加入的不饱和聚烯烃有效的提高了组合物的流动性，大分子的结构以及表面具有的极性结构使其不易迁移，但不饱和聚烯烃不易发生降解，限制了其在降解材料中的应用。加入同种结构的低分子量聚酯也可以提高聚合物的熔体流动性，例如一种具有大环寡聚酯结构的CBT(类似PBT结构)，本身具有极低的熔体粘度，高温下可像水一样流动，以其为流动助剂加入PBT中可有效降低PBT的熔体粘度(CN1043514A)。应用在PET及PBT等聚酯上的流动助剂种类繁多，但目前对于聚乳酸的流动助剂研究很少，针对于其他聚酯的流动助剂不一定适用于聚乳酸材料。因此，有必要专利技术一种针对于聚乳酸材料的，具有良好降解性能且较少基体力学性能的流动助剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的聚乳酸复合材料具有较高的熔体流动性能，同时具有良好的生物降解性能以及高的拉伸强度。可广泛应用于塑料结构件、塑料包装、薄壁注塑、纤维纺丝、汽车内饰件、医用耗材等领域。
[0006]本专利技术第一个目的在于提供一种超支化聚合物在改善聚乳酸材料流动性中的应用，所述应用是将超支化聚合物作为流动助剂添加到聚乳酸材料中。
[0007]在本专利技术的一种实施方式中，所述聚乳酸材料为聚乳酸或者聚乳酸的质量百分含量大于50％的聚合物材料。即，可以是纯聚乳酸聚合材料；或者可以是聚乳酸与其它聚合物
混合的聚合材料，其中，聚合材中聚乳酸的质量百分含量大于50％，其它聚合物包括如下任意一种或多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，丁二酸
‑
丁二醇酯(PBS)，聚乙醇酸(PGA)，聚碳酸酯(PC)，聚碳酸亚丙酯(PPC)，聚
‑
β
‑
羟丁酸(PHB)，聚氯乙烯(PVC)，丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物(ABS)。
[0008]本专利技术的一种实施方法中，当聚乳酸材料为是聚乳酸与其它聚合物混合的聚合材料时，还需要加入大于0且不超过10％的助剂，所述助剂包括：抗氧剂、成核剂。其中，抗氧剂可选抗氧剂1010，四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；成核剂可选氮化硼成核剂(BN)。
[0009]在本专利技术的一种实施方式中，所述超支化聚合物与聚乳酸材料与质量比为(0.1
‑
10)：(90
‑
99.9)。即，超支化聚合物相对总质量的质量分数为0.1％
‑
10％(总质量是指超支化聚合物与聚乳酸的质量总和)。
[0010]在本专利技术的一种实施方式中，所述超支化聚合物相对总质量的质量分数优选0.1％
‑
5％。进一步优选1％
‑
5％。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，所述超支化聚合物是利用己内酯、丙交酯、环氧丙醇在催化剂作用下，共聚制得；
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，所述己内酯、丙交酯的重量份数比为(0
‑
100)：(100
‑
0)，且不同时为0。优选己内酯、丙交酯的质量比为(0
‑
10)：1。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，所述催化剂为有机锡催化剂中的至少任意一种，例如：异辛酸亚锡、辛酸亚锡中的至少一种；
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述流动助剂具体可以通过以下步骤制备得到：
[0015]首先将己内酯蒸馏提纯，丙交酯重结晶提纯后得到纯净的原料，之后将一定配比的己内酯、丙交酯、环氧丙醇投入反应容器中，加入催化剂在氮气氛围，减压条件，加热条件下充分反应，最后提纯得到超支化聚合物。
[0016]本专利技术还提供了一种改善聚乳酸复合材料流动性的方法，所述方法是利用超支化聚合物作为流动助剂。
[0017]本专利技术还提供了一种高熔体流动性聚乳酸复合材料，所述复合材料的组分按照重量份配比，由90
‑
99.9份聚乳酸材料，0.1
‑
10份流动助剂组成；所述流动助剂为上述超支化聚合物。
[0018]本专利技术还提供了所述一种制备高熔体流动性聚乳酸复合材料的方法，包括以下步骤：
[0019]将流动助剂与聚乳酸材料根据按照重量配比加入密炼机中进行熔融共混；其中熔融共混温度为聚乳酸熔点以上1
‑
50℃；
[0020]或者，将流动助剂与聚乳酸材料根据重量份配比预混合均匀，然后将预混物加入双螺杆挤出机输送段，经过连续熔融挤出；其中熔融挤出温度为聚酯熔点以上1
‑
50℃，螺杆转速为100
‑
350rpm。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，制备方法具体包括：
[0022]方法(1)：将流动助剂与聚乳酸材料根据重量配比加入密炼机中进行熔融共混3
‑
10分钟可得到一种高熔体流动性的聚乳酸复合材料，其中熔融共混温度为聚乳酸材料熔点
以上1
‑
50℃；
[0023]或者方法(2)：将流动助剂以及聚乳酸材料根据重量份配比预混合均匀，然后将预混物加入双螺杆挤出机输送段，经过连续熔融挤出即可得到一种高流动性聚乳酸复合材料，其中熔融挤出温度为聚乳酸材料熔点以上1
‑
50℃，螺杆转速为100
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超支化聚合物在改善聚乳酸材料流动性中的应用，其特征在于，所述应用是将超支化聚合物作为流动助剂添加到聚乳酸材料中制备聚乳酸复合材料；所述超支化聚合物是利用己内酯、丙交酯、环氧丙醇在催化剂的作用下共聚制得；所述聚乳酸材料为聚乳酸或聚乳酸的质量百分含量大于50％的聚合物材料。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述己内酯、丙交酯的重量份数比为(0
‑
100)：(100
‑
0)，且不同时为0。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述环氧丙醇的添加量相对于总质量的质量分数为0.01
‑
20％；其中，总质量是己内酯、丙交酯、环氧丙醇的质量总和。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述超支化聚合物的添加量为相对总质量的质量分数为0.1％
‑
10％；其中，总质量是超支化聚合物与聚乳酸材料的质量总和。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，聚乳酸材料为聚乳酸或聚乳酸的质量百分含量大于50％的聚合物材料，其中，聚合物材料中还包括如下任意一种或多种的聚合物组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，丁二酸
‑
丁二醇酯，聚乙醇酸，聚碳酸酯，聚碳酸亚丙酯，聚
‑
β
‑
羟丁酸，聚氯乙烯，丙烯腈
‑
丁二烯
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：马丕明，赵子儒，徐鹏武，杨伟军，东为富，陈明清，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：