本發(fā)明涉及一種聚乳酸材料及其制備方法，尤其涉及一種高韌聚乳酸復(fù)合材料，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
塑料制品具有質(zhì)量輕，機(jī)械性能良好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，外形美觀，制造成本低，被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，塑料制品給人們的日常生活帶來了便利。但是塑料制品具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，在自然界中很難降解，隨著應(yīng)用范圍和數(shù)量的增長，塑料制品造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，比如“白色污染”，污染了水源和土壤，給地球環(huán)境帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到社會(huì)的關(guān)注，尤其重視可降解高分子材料的研究開發(fā)，以減少固體廢棄物，提高可持續(xù)發(fā)展?？山到獠牧现芯廴樗岬膽?yīng)用較為廣泛，綜合性能較優(yōu)。聚乳酸（pla）是熱塑性脂肪族聚酯樹脂，聚乳酸是以乳酸為原料制備，來自于可再生的淀粉和糖類發(fā)酵。聚乳酸具有較好的物理、化學(xué)和加工性能，具有可降解的特性，在大自然中降解為co2和h2o，是一種綠色材料。近年來，聚乳酸被廣泛用作包裝材料、農(nóng)膜和板材等。聚乳酸的玻璃化溫度為50-60℃，高結(jié)晶度，較純的聚乳酸的缺口沖擊強(qiáng)度為2.56kj/m2，斷裂伸長率為10.7%，拉伸強(qiáng)度為61.2mpa，常溫下，pla硬而脆，韌性差，極大的限制了其應(yīng)用?，F(xiàn)有的改性聚乳酸的技術(shù)一方面改變了聚乳酸材料的可降解性能，另一方面改性的手段單一，沒有綜合考慮各改性劑之間的協(xié)同作用，這些問題限制了聚乳酸在包裝、膜和板材等領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種高韌性的聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，采用共混的方法改性聚乳酸，操作方法簡單，共混改性劑采用雙功能團(tuán)的單體或低聚物，在高溫下熔融共混，同時(shí)加入增容溶劑，高溫狀態(tài)下進(jìn)行繼續(xù)反應(yīng)，而不僅僅是物理共混。其中共混雙功能團(tuán)的單體或低聚物引入柔性雜鏈，從而降低聚乳酸的結(jié)晶度、聚乳酸的玻璃化溫度，制備出高韌性的聚乳酸復(fù)合材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高韌性的聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，改性聚乳酸硬而脆、韌性差的問題。具體包括增韌劑、增容溶劑和聚乳酸，用含雙官能團(tuán)的單體或低聚合物作為增韌劑與聚乳酸通過熔融共混制備。熔融高溫狀態(tài)下共混物進(jìn)行反應(yīng)，而不僅僅是物理共混。通過熔融共混雙功能團(tuán)的單體或低聚物引入柔性雜鏈，從而降低聚乳酸的結(jié)晶度、聚乳酸的玻璃化溫度，制備出高韌性的聚乳酸復(fù)合材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案主要包括以下步驟：
步驟（1），將一定質(zhì)量的聚乳酸與增容溶劑在轉(zhuǎn)矩流變儀中共混，共混溫度為100-200℃，轉(zhuǎn)速為60-80r/min，時(shí)間為5-15min得到共混物a；
步驟（2），將含雙官能團(tuán)的單體或低聚合物加入步驟（1）中a共混物繼續(xù)共混10-30min，得到共混物b；
步驟（3），將步驟（2）中的共混物在平板硫化機(jī)中壓片，操作溫度為160-230℃，壓力為4-15mpa，壓制為薄片。
所述的反應(yīng)物的質(zhì)量份為：聚乳酸：100份；含雙官能團(tuán)的單體或低聚合物：10-60份；增容溶劑：2-15份。
所述的含雙官能團(tuán)的單體可以為丙烯酸月桂酯包括丙烯酸羥乙酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或1,6-己二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種。官能團(tuán)可以為羧基可以為酯基可以為羥基可以為酰胺基中的一種或幾種。
所述的含雙官能團(tuán)的低聚合物包括含羥基或羧基或酯基或酰胺基中任一種或幾種的雙官能團(tuán)的單體的低聚物，包括聚乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸縮水甘油酯或丙烯酸酯類中的一種或幾種。
較純的聚乳酸的缺口沖擊強(qiáng)度為2.56kj/m2，斷裂伸長率為10.7%，拉伸強(qiáng)度為61.2mpa，純聚乳酸力學(xué)性能參數(shù)表明純聚乳酸脆而硬，韌性差。這主要是因?yàn)榫廴樗岵ＡЩ瘻囟葹?0-60℃，高結(jié)晶度。通過在聚乳酸中共混雙功能團(tuán)的單體或低聚物引入柔性雜鏈，從而降低聚乳酸的結(jié)晶度、聚乳酸的玻璃化溫度，制備出高韌性的聚乳酸復(fù)合材料，改善聚乳酸的缺陷，擴(kuò)大聚乳酸在包裝、膜和板材等領(lǐng)域的應(yīng)用。
所述的增容溶劑可以為甲基丙烯酸甲酯可以為馬來酸酐或丙烯酸可以為丙烯酸丁酯。增容溶劑一方面要可以增容聚乳酸另一方面可以參加聚合反應(yīng)，所含官能團(tuán)利于改善聚乳酸的硬而脆韌性差的問題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
（1）得到的聚乳酸復(fù)合材料仍然可降解，沒有破壞聚乳酸基體的可降解特性，屬于綠色材料；
（2）將增韌劑與聚乳酸在高溫共混下反應(yīng)，增韌效果明顯，操作簡單，高溫共混條件下，聚乳酸通過與雙功能團(tuán)共混改性劑反應(yīng)引入雜原子分子鏈，有效的提高分子鏈的柔性，同時(shí)降低聚乳酸的結(jié)晶度，最終制備出高韌的聚乳酸材料；
（3）添加功能性增容溶劑一方面可以提高增容效果，另一方面增容溶劑參與反應(yīng)提高聚乳酸的韌性。
附圖說明
無。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
取100g的聚乳酸（3051d）與10g增容溶劑丙烯酸丁酯在轉(zhuǎn)矩流變儀中共混，共混溫度為160℃，轉(zhuǎn)速為60r/min，時(shí)間為5min得到共混物；加入20g丙烯酸十二酯繼續(xù)共混20min。將共混物在平板硫化機(jī)中壓片，操作溫度為180℃，壓力為6mpa，壓制為薄片，制備出聚乳酸復(fù)合材料1。
復(fù)合材料的力學(xué)性能按gb1843在萬能沖擊試驗(yàn)機(jī)和電子拉力機(jī)上測試沖擊和拉伸性能。
聚乳酸復(fù)合材料1的缺口沖擊強(qiáng)度為10.1kj/m2，斷裂伸長率為145.3%，拉伸強(qiáng)度為50.1mpa；較純的聚乳酸的缺口沖擊強(qiáng)度為2.56kj/m2，斷裂伸長率為10.7%，拉伸強(qiáng)度為61.2mpa；與純聚乳酸的力學(xué)性能對比可以清晰的看到改性后的聚乳酸復(fù)合材料1的拉伸強(qiáng)度降低，斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度明顯增加，制備出了高韌性的聚乳酸復(fù)合材料。高溫共混條件下，聚乳酸通過與雙功能團(tuán)共混改性劑丙烯酸十二酯、增容溶劑丙烯酸丁酯反應(yīng)在聚乳酸的分子鏈中引入雜原子分子鏈，有效的提高了聚乳酸分子鏈的柔性，同時(shí)降低聚乳酸的結(jié)晶度，最終制備出高韌的聚乳酸復(fù)合材料。
實(shí)施例2
取100g的聚乳酸（3051d）與10g增容溶劑丙烯酸丁酯在轉(zhuǎn)矩流變儀中共混，共混溫度為160℃，轉(zhuǎn)速為60r/min，時(shí)間為5min得到共混物；加入15g三嵌段彈性聚合物聚乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯（ax8900）繼續(xù)共混20min。將共混物在平板硫化機(jī)中壓片，操作溫度為180℃，壓力為6mpa，壓制為薄片，制備出聚乳酸復(fù)合材料2。
聚乳酸復(fù)合材料2的缺口沖擊強(qiáng)度為12.2kj/m2，斷裂伸長率為170.2%，拉伸強(qiáng)度為45.1mpa；較純的聚乳酸的缺口沖擊強(qiáng)度為2.56kj/m2，斷裂伸長率為10.7%，拉伸強(qiáng)度為61.2mpa；與純聚乳酸的力學(xué)性能對比可以清晰的看到改性后的聚乳酸復(fù)合材料1的拉伸強(qiáng)度降低，斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度明顯增加，制備出了高韌性的聚乳酸復(fù)合材料。高溫共混條件下，聚乳酸通過與雙功能團(tuán)共混改性劑三嵌段彈性聚合物聚乙烯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯（ax8900）、增容溶劑丙烯酸丁酯反應(yīng)在聚乳酸的分子鏈中引入雜原子分子鏈，有效的提高了聚乳酸分子鏈的柔性，同時(shí)降低聚乳酸的結(jié)晶度，最終制備出高韌的聚乳酸復(fù)合材料。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。