一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了了一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂及其制备方法。该聚乳酸树脂包括聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯、过氧化二异丙苯和甲基丙烯酸缩水甘油酯；聚乳酸树脂的重均分子量为８～１３万，聚丁二酸丁二醇酯的重均分子量为７～１１万；以重量份数计，聚乳酸树脂和聚丁二酸丁二醇酯的总和为１００份，其中聚乳酸树脂为７０～９０份，聚丁二酸丁二醇酯为１０～３０份；过氧化二异丙苯为０．１～１份；甲基丙烯酸缩水甘油酯为１～１０份。与现有技术相比，本发明专利技术全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂具有良好的生物降解特性、力学性能以及耐热性能；本发明专利技术的制备方法工艺流程简单，加工性能优良，成本低且可实现大规模的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及。
技术介绍
20世纪中，合成高分子材料的问世和快速发展极大地改善了人类的生活。随着高 分子材料的应用领域日益扩大，合成高分子材料已与钢铁、木材以及水泥并列成为材料领 域的四大支柱。然而，合成高分子材料的大面积应用也产生了两个重大问题有限的石油资 源消耗殆尽问题和废弃塑料导致的白色污染问题。因此，对能够保护环境的生物降解高分 子材料的研究开发已在全世界范围内蓬勃兴起。聚乳酸(PLA)是一种以可再生的植物资源为原料，经过化学合成制备的生物降解 高分子，聚乳酸能够同普通高分子一样进行各种成型加工，如挤出、流延成膜、吹塑、注塑、 吹瓶、纤维成型等；另外，聚乳酸还具有独特的生物相容性和生物降解性，因此，作为一种生 物降解高分子材料，聚乳酸已成为高分子学术界和产业界关注的热点。聚乳酸的强度和刚性高，但是韧性和抗冲击性差，常温下是一种硬而脆的材料。因 此对聚乳酸的增韧改性一直是其市场化的重要研究课题。目前对聚乳酸的增韧改性主要有 共聚改性、成型加工改性和共混改性等方法。共聚改性法是通过在聚乳酸分子链中引入其他单体，使聚乳酸分子链规整度下 降，降低甚至完全丧失其结晶能力，从而降低聚乳酸的玻璃化转变温度、熔点以及黏流温 度，实现聚乳酸增韧目的的一种方法。目前能够用来改善聚乳酸韧性的共聚单体种类包括 内酯、醇类或酸类等。形成的共聚物中比较典型的有聚酯(例如聚己内酯等)和聚醚(例如 聚乳酸-聚丙二醇嵌段共聚物等)。例如，中国专利技术专利申请公布说明书CN101134807公开 了通过引入其他脂肪族聚酯作为软性链段来实现聚乳酸增韧的目的；中国专利技术专利申请公 布说明书CN1865321公开了一种L-聚乳酸-D-聚乳酸嵌段共聚物，该聚乳酸共聚物有效地 提高了聚乳酸的耐热性能；中国专利技术专利申请公布说明书CN101100505公开了在聚乳酸中 引入聚碳酸酯链段，从而有效地提高了聚乳酸的韧性和耐热型。目前对聚乳酸的共聚改性 法主要是通过丙交酯开环聚合实现，因此存在成本高的缺点，不利于大规模的工业化开发。成型加工改性法是对聚乳酸进行拉伸取向以提高其冲击强度、耐水解性等性能的 一种方法。目前成型加工改性法被广泛应用在薄膜制品中。例如中国专利技术专利申请公布说 明书CN101397394公开了一种耐水解柔性聚乳酸取向制品及其生产方法。与共聚改性法和成型加工改性法相比，共混改性法是一种更为经济的聚乳酸增韧 改性的方法。共混改性法是将聚乳酸与弹性体(例如丙烯腈_苯乙烯_丁二烯共聚物(ABS) 等)、韧性较好的聚合物(例如聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)等)、填料或者增塑剂共同混合， 从而达到聚乳酸增韧目的的一种方法。共混改性法可以有效地提高聚乳酸的韧性，但是，另 一方面也存在共混组分间相容性差、共混后体系的力学性能不理想、聚乳酸降解性能下降 等问题。例如中国专利技术专利申请公布说明书CN1250065A公开了在聚乳酸中加入聚碳酸酯、中国专利技术专利申请公布说明书CN1701082公开了在聚乳酸中加入聚甲醛(POM)实现聚乳酸改性的目的，但是，同时存在着聚乳酸降解性能下降或降解产物对环境产生破坏等缺陷；中 国专利技术专利申请公布说明书CA1475530A公开了向聚乳酸体系中添加可降解的聚丁二酸丁 二醇酯(PBS)能够在增韧的同时保留聚乳酸原有的生物降解特性，但是由于聚乳酸与其他 聚合物的相容性较差，共混后体系的力学性能达不到理想的效果。因此，兼顾成本、环境保护等因素的同时，提高共混组分间的相容性，进而提高力 学性能已成为当前聚乳酸市场化研究的热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种全生物降解高韧 性耐热型聚乳酸树脂及其制备方法，该聚乳酸树脂具有优异的力学性能和耐热性能。本专利技术要解决上述技术问题所采用的技术方案为一种全生物降解高韧性耐热型 聚乳酸树脂，包括聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和添加剂，添加剂是过氧化二异丙 苯(DCP)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)；聚乳酸树脂的重均分子量为8 13万；聚丁二 酸丁二醇酯的重均分子量为7 11万；以重量份数计，各组分的重量份数为聚乳酸树脂 和聚丁二酸丁二醇酯的总和为100份，其中聚乳酸树脂为70 90份，聚丁二酸丁二醇酯为 10 30份；过氧化二异丙苯0. 1 1份；甲基丙烯酸缩水甘油酯1 10份。本专利技术全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂的制备方法为一种全生物降解高韧 性耐热型聚乳酸树脂的制备方法，包括如下步骤步骤1、干燥预混过程将聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯、过氧化二异丙苯和甲 基丙烯酸缩水甘油酯干燥后混合均勻；步骤2、共混挤出过程将步骤1中的混合物通过双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆 中的挤出温度为160 200°C，螺杆转速为20 50rpm ；步骤3、注塑成型过程将步骤2中的挤出物在注塑机中成型，注塑温度为165 200°C，注塑压力为5 12MPa ；步骤4、退火过程将步骤3中注塑成型后的材料在退火温度为70 100°C下退火 30 180分钟，即得到全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂。为优化上述技术方案，采取的措施还包括上述步骤2中的挤出温度是185°C，螺 杆转速是30rpm ；上述步骤3中的注塑温度是180°C，注塑压力是IOMPa ；上述步骤4中的退 火温度为80 100°C，退火时间为60 180分钟。与现有技术相比，本专利技术全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂的各组分均为全生 物降解材料；通过过氧化二异丙苯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的作用，改善了聚乳酸和聚丁 二酸丁二醇酯组分的相容性，使本专利技术一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂具有优良 的力学性能，其中拉伸强度达到35 55MPa，断裂伸长率达到8. 7 146%，冲击强度达 到12 90KJ/m2 ；由于聚乳酸树脂自身的结晶以及与其他组分间的协同效应，本专利技术一种 全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂具有较好的耐热性能，其维卡软化温度达到69. 3 82. 2°C。本专利技术一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂的制备方法工艺流程简单，加工 性能优良，成本低且可实现大规模的工业化生产；得到的共混物可用于制备薄膜、板材、片 材、发泡和注塑成型塑料制件。具体实施例方式本专利技术一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂包含聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯和添加剂，添加剂由氧化物和偶联剂组成，其中氧化物是过氧化二异丙苯，偶联剂是甲 基丙烯酸缩水甘油酯。聚乳酸树脂的重均分子量为8 13万；聚丁二酸丁二醇酯的重均分 子量为7 11万。以重量份数计，各组分的重量份数为聚乳酸树脂和聚丁二酸丁二醇酯 的总和为100份，其中聚乳酸树脂为70 90份，聚丁二酸丁二醇酯为10 30份；过氧化 二异丙苯为0. 1 1份；甲基丙烯酸缩水甘油酯为1 10份。实施例1 取重均分子量为13万的聚乳酸树脂重量份数80份，重均分子量为8万的聚丁二 酸丁二醇酯重量份数20份，过氧化二异丙苯重量份数0. 1份，甲基丙烯酸缩水甘油酯重量 份数1份。将上述物质经高速搅拌机搅拌均勻后，在双螺杆挤出机中共混挤出，挤出温度为 185°C，螺杆转速为30rpm ；挤出后的树脂在注塑温度为180°C，注塑压力为5MPa的注塑条件 下注塑成型，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂，包括聚乳酸树脂、聚丁二酸丁二醇酯和添加剂，其特征是：所述的添加剂是过氧化二异丙苯和甲基丙烯酸缩水甘油酯；所述的聚乳酸树脂的重均分子量为８～１３万；所述的聚丁二酸丁二醇酯的重均分子量为７～１１万；以重量份数计，各组分的重量份数为：聚乳酸树脂和聚丁二酸丁二醇酯的总和为１００份，其中聚乳酸树脂为７０～９０份，聚丁二酸丁二醇酯为１０～３０份；过氧化二异丙苯：０．１～１份；甲基丙烯酸缩水甘油酯：１～１０份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文革，卢朝辉，王继文，张好斌，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]