一种增韧型聚乳酸塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增韧型聚乳酸塑料及其制备方法，所述增韧型聚乳酸塑料包括聚乳酸树脂、聚酰胺热塑性弹性体和加工助剂，聚酰胺热塑性弹性体相呈岛状分散于聚乳酸树脂基体相；所述增韧型聚乳酸塑料的制备方法包括按比例选取聚乳酸树脂、聚酰胺热塑性弹性体以及加工助剂，搅拌均匀得到混料，取混料进行挤出造粒，即得。本发明专利技术所使用的聚酰胺热塑性弹性体，其结晶温度大于聚乳酸的结晶温度，起到了良好的成核诱导作用，达到对聚乳酸增韧的同时提高其结晶度的目的。结晶度的目的。结晶度的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种增韧型聚乳酸塑料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体地说，涉及一种增韧型聚乳酸塑料及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料制品的运用越来越广泛，但同时带来的塑料废弃物也不断增加，对环境的不良影响也越来越严重。传统的塑料废弃物主要是通过回收、掩埋、焚烧等方法进行处理，这些处理方法效率低，能耗大，且焚烧时会产生有毒气体能够造成二次污染。近年来，生物降解塑料的研究和使用成为学术界和产业界的热点领域。生物降解塑料是一类由自然界存在的微生物如细菌、真菌或藻类的作用而引起降解的塑料。它具有优良的使用性能，废弃后可被环境微生物完全分解、最终被无机化而进入自然界中的碳素循环，从而大大降低了塑料垃圾给生态环境带来的污染，因此，开发生物降解塑料有很大的前景。其中聚乳酸(PLA)因其具有良好的机械性能和生物降解性，而常被运用于生物降解塑料中。聚乳酸是一种以玉米等农作物为原料经过人工合成而制得，在环境中最终能分解为CO2和H2O的热塑性的脂肪族聚酯，对环境不会造成污染和损害。虽然聚乳酸拥有以上良好的特性，但将它作为通用塑料应用还受到一定的限制，即聚乳酸的结晶度低、韧性差两大缺点限制了其实际运用的推广。
[0003]学术界以及工业界一直在探索使用各种方法来解决这两个问题。例如，使用成核剂来提高聚乳酸的结晶度，减小其结晶峰半峰宽度；使用各种弹性体来进行聚乳酸增韧。对于各种弹性体增韧剂，还可以使用相兼容剂提高弹性体和聚乳酸的相容性，进一步提高共混物的抗冲击性。总之为了克服聚乳酸的上述缺点，需要对聚乳酸进行增韧改性以及添加成核助剂能够改善它的机械加工性。关于使用一种增韧剂同时达到增韧和成核效果的研究进展还很少。
[0004]已经有若干文献使用PA12基或者PA11基聚醚酰胺共聚物(PEBA)对聚乳酸进行增韧改性。例如，加拿大科技人员使用型号为PEBAX RENEW 35R35的PA11基PEBA对左旋聚乳酸(PLLA)进行增韧改性，同时使用含有甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物作为相兼容剂，使得PLLA的抗冲击性能提高到500J/m，同时保持其拉伸强度在50MPa。但是使用PA12以及PA11作为硬段的弹性体并不能提高聚乳酸的结晶性能，提高聚乳酸的结晶度。
[0005]除了以上学术论文所报告的技术进展，技术人员也尝试使用各种弹性体或者新型加工技术来增韧聚乳酸。
[0006]中国专利CN102690506A介绍了使用长碳链聚酰胺增韧PLA的方法，将长碳链聚酰胺、聚乳酸树脂、反应增容剂在双螺杆挤出机上在210℃下进行共混密炼获得增韧型聚乳酸树脂。但是长碳链聚酰胺不含有酯键以及醚键，与PLA的相容性需要额外使用相增容剂才能提高，单纯使用长碳链聚酰胺对聚乳酸树脂的结晶性能没有改善。
[0007]中国专利CN101333332A介绍了使用丙烯酸酯类共聚物增韧PLA的方法，将丙烯酸酯类共聚物、聚乳酸树脂、抗氧剂B215在橡胶混炼机上在180℃下进行共混密炼获得增韧型
聚乳酸树脂，增韧树脂的抗冲击性能提高一倍以上。但是使用丙烯酸酯型增韧剂对聚乳酸树脂的结晶性能没有改善。
[0008]中国专利CN 103483788A介绍了使用乙烯-醋酸乙烯酯类共聚物增韧PLA的方法，将经过干燥的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)类共聚物、聚乳酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)经过共混密炼获得共混物，在经过平板硫化仪热压处理获得增韧树脂。该方法避免使用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)这类的有毒相容剂。本方法获得的PLA/EVA/GMA改性料的韧性和结晶性能均有提高。但是在塑料制品中使用GMA小分子依然有迁移污染的风险，而且这种先共混再平板硫化的方法也有损加工效率。
[0009]中国专利CN 104559097A介绍了使用基于生物来质二元酸二元醇的聚酯弹性体增韧PLA的方法。该聚酯弹性体以乳酸、以及含有不饱和双键的衣康酸为原料。衣康酸提供了可以进一步交联增容的双键，这使得增韧剂与PLA树脂之间的相容性更好。首先，将上述聚酯弹性体与PLA共混，使得聚酯弹性体粒子均一地分散到PLA基材中，同时可以添加少量过氧化物或者过氧酸酯类引发剂，高温产生自由基引发衣康酸上的双键与其它分子链上的活性位点交联。但是热氧引发的自由基聚合比较难以控制，自由基残余物在塑料制件使用过程中也存在迁移渗出的风险，该方法并不能提高聚乳酸的结晶性能。
[0010]中国专利CN 106147162A介绍了使用POE、SEBS、EPDM弹性体增韧PLA的方法，将弹性体、聚乳酸树脂、助剂以及接枝改性物在180-205℃下进行共混挤出获得增韧型聚乳酸树脂，能够显著提高PLA树脂的韧性。接枝改性物为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、缩水甘油基异丁酸酯的一种或者多种，但是使用丙烯酸酯型增韧剂对聚乳酸树脂的结晶性能没有改善。
[0011]中国专利CN 105479707A介绍了一种通过使用特殊加工方法调控聚乳酸的结晶形貌，以获得力学性能好的聚乳酸树脂。在加工过程中对聚乳酸熔体进行不同方向上的拉伸与剪切作用，最终形成Shish-Kebab结构，使得聚乳酸的强度和韧性显著提高。
[0012]中国专利CN105670252A介绍了使用生物基硫化聚酯弹性体增韧PLA的方法，将弹性体、聚乳酸树脂、抗水解剂在180-205℃下进行共混挤出获得增韧型聚乳酸树脂，能够显著提高PLA树脂的韧性，并且整个共混物能够完全降解。但是使用生物基硫化聚酯弹性体对聚乳酸树脂的结晶性能没有改善。
[0013]“聚酰胺弹性体增韧聚乳酸改性研究”【张伟，魏发云.聚酰胺弹性体增韧聚乳酸改性研究[J].中国塑料，2012，26(7)：46-49】选用聚酰胺弹性体(聚酰胺和聚氧乙烯的共聚物，PAE)与聚乳酸(PLA)熔融共混进行增韧改性。结果表明：共混体系的冷结晶和熔融峰都随着PAE弹性体含量的增加而减小，这表明由于PAE弹性体的增加降低了PLA的结晶度。纯PLA的结晶度为30.9％，随着PAE含量增加到20％，其结晶度下降到20.8％。这是由于共混体系中PAE弹性体分子中的聚醚部分与PLA分子间存在一定的相互作用，而这种作用在一定程度上限制了PLA分子运动，降低了其结晶度。而且由于PAE弹性体在100℃以上为无定形态，因此随着其含量的增加，也降低了体系的结晶度，而结晶度的下降也会在一定程度上起到增韧的效果。
[0014]综上所述，如何使其在增韧的同时改善其结晶性能、提高其结晶度是本领域所要解决的难题。目前也尚未见使用一种增韧剂能同时达到增韧和成核效果的。
[0015]有鉴于此特提出本专利技术。

技术实现思路

[0016]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种增韧型聚乳酸塑料及其制备方法。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0018]本专利技术提供了一种增韧型聚乳酸塑料，该聚乳酸塑料包括聚乳酸树脂、聚酰胺热塑性弹性体和加工助剂；所述聚乳酸塑料中，聚酰胺热塑性弹性体相呈岛状并分散于聚乳酸树脂基体相中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增韧型聚乳酸塑料，其特征在于：所述聚乳酸塑料包括聚乳酸树脂、聚酰胺热塑性弹性体和加工助剂；所述聚乳酸塑料中，聚酰胺热塑性弹性体相呈岛状分散于聚乳酸树脂基体相中。2.根据权利要求1所述的增韧型聚乳酸塑料，其特征在于：所述增韧型聚乳酸塑料包括如下百分比的原料：聚乳酸树脂
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52-92.5％聚酰胺热塑性弹性体
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5-45％加工助剂
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0.3-3％优选的，聚乳酸树脂
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77-92.5％聚酰胺热塑性弹性体
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5-20％加工助剂
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0.3-3％。3.根据权利要求1或2所述的增韧型聚乳酸塑料，其特征在于：所述聚乳酸树脂包括聚乳酸和/或聚乳酸共聚物。4.根据权利要求1-3任意一项所述的增韧型聚乳酸塑料，其特征在于：所述聚酰胺热塑性弹性体的结晶温度大于聚乳酸树脂的结晶温度；优选的，所述聚酰胺热塑性弹性体的结晶温度在120-130℃。5.根据权利要求1-4任意一项所述的增韧型聚乳酸塑料，其特征在于：所述聚酰胺热塑性弹性体包括聚酰胺硬段和聚醚软段；优选的，所述聚酰胺硬段的结晶温度在120-130℃；优选的，所述的聚酰胺热塑性弹性体包括由AABB型聚酰胺硬段和聚醚二醇软段形成的嵌段共聚物。6.根据权利要求5所述的增韧型聚乳酸塑料，其特征在于：所述的AABB型聚酰胺硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱平，董侠，周臣旭，王笃金，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：