一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，發(fā)展非石油原材料和可生物降解材料逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。聚乳酸具有良好的生物相容性、降解可吸收性以及易加工性，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是其還存在一些缺點(diǎn)，比如生產(chǎn)成本高、脆性高、熱變形溫度過低等。為了克服這些缺點(diǎn)，進(jìn)一步拓展聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域，常使用無機(jī)填料或增強(qiáng)纖維與聚乳酸制備復(fù)合材料。纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的開發(fā)，可降低聚乳酸制品的價格，提高聚乳酸的利用價值和擴(kuò)大使用范圍，對于緩解全球能源危機(jī)與環(huán)境危機(jī)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，擴(kuò)展玻璃纖維、碳纖維、植物纖維以及相關(guān)可降解高分子材料的應(yīng)用，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。
[0003]由于親水的增強(qiáng)纖維與疏水的聚乳酸間相容性不好，界面粘合較差，加上聚乳酸本身脆性較大，斷裂伸長率較低，從而使制備的增強(qiáng)纖維/聚乳酸復(fù)合材料的斷裂伸長率也較低，沖擊強(qiáng)度較差。因此提高增強(qiáng)纖維與聚乳酸基體間的界面相容性，同時又能提高復(fù)合材料的韌性對促進(jìn)增強(qiáng)纖維/聚乳酸復(fù)合材料的應(yīng)用十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑及其制備方法，它能有效解決增強(qiáng)纖維與聚乳酸基體之間界面相容性差的問題，同時又能提高復(fù)合材料的韌性，而且制備工藝簡單，生成效率高、適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]—種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑，其特征在于:是由下列質(zhì)量份數(shù)比的成分制備得到:
聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物:100份過氧化物:0.1~2份極性不飽和單體:1~5份。
[0006]聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物中，聚乳酸與聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為1:1~99:1。
[0007]過氧化物為:偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯，或由以上引發(fā)劑組成的復(fù)合引發(fā)體系。
[0008]極性不飽和單體為:馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯，或由以上多種單體組成的復(fù)配單體。
[0009]—種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 稱取聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物100份，過氧化物0.1~2份，極性不飽和單體1~5份，
將過氧化物溶于無水乙醇配制成10°/『30%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入極性不飽和單體，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為140~190 0C，調(diào)整主機(jī)和喂料轉(zhuǎn)速使物料在擠出機(jī)中的停留時間為2~10分鐘，擠出后即得可用于聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑。
[0010]本發(fā)明的積極效果在于:1、一方面通過極性不飽和單體與聚合物間的接枝共聚反應(yīng)，生成的接枝共聚物可改善聚乳酸復(fù)合材料中極性增強(qiáng)纖維與聚乳酸基體之間的界面相容性，另一方面聚乳酸與聚己內(nèi)酯也會通過自由基偶合發(fā)生共聚反應(yīng)，生成的共聚物能夠改善聚己內(nèi)酯在聚乳酸中的分散，使柔性的聚己內(nèi)酯在聚乳酸復(fù)合材料中起到更好的增韌作用；2、聚乳酸與聚己內(nèi)酯皆為完全可生物降解聚合物，因此本發(fā)明制備的增容兼增韌劑具有完全可生物降解的特點(diǎn)，擴(kuò)大了其在聚乳酸復(fù)合材料中的應(yīng)用范圍；3、該制備方法具有工藝簡單、生產(chǎn)效率高、適于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)；4、選取一種纖維作為增強(qiáng)材料，以麻纖維為例，與本方法制得的增容兼增韌劑、聚乳酸通過熔融混煉方法制備復(fù)合材料，當(dāng)增容兼增韌劑的含量為30%時，測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度分別為34.9MPa、14.9%和36.3KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 12.6%, 58.5%和259.4%。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明未添加增容兼增韌劑時，麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料樣條沖擊斷面的掃描電子顯微鏡照片。
[0012]圖2為本發(fā)明增容兼增韌劑的含量為30%時，復(fù)合材料樣條沖擊斷面的掃描電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是本發(fā)明保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例所表示的范圍。
[0014]實(shí)施例1
稱取聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物100份，其中聚乳酸與聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為80/20，過氧化二異丙苯0.3份，馬來酸酐3份，將過氧化二異丙苯溶于無水乙醇配制成20%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入馬來酸酐，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為140~190 0C，調(diào)整主機(jī)和喂料轉(zhuǎn)速使物料在擠出機(jī)中的停留時間為3分鐘23秒，擠出后即得可用于聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復(fù)合材料，增容兼增韌劑的含量為20%。測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，分別為33.9MPa、
11.9%和35.2KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 9.4%、26.6%和248.5%。
[0015]實(shí)施例2
稱取聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物100份，其中聚乳酸與聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為70/30，過氧化二異丙苯0.3份，馬來酸酐3份，將過氧化二異丙苯溶于無水乙醇配制成20%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入馬來酸酐，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為140~190 0C，調(diào)整主機(jī)和喂料轉(zhuǎn)速使物料在擠出機(jī)中的停留時間為3分鐘21秒，擠出后即得可用于聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復(fù)合材料，增容兼增韌劑的含量為20%。測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，分別為32.1MPa,
10.8%和24.3KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 3.5%、14.9%和140.6%。
[0016]實(shí)施例3
增容兼增韌劑的制備方法同實(shí)施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復(fù)合材料，增容兼增韌劑的含量為5%。測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，分別為31.4MPa、10.9%和19.lKJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了1.3%、16.0% 和 89.1%。
[0017]實(shí)施例4
增容兼增韌劑的制備方法同實(shí)施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復(fù)合材料，增容兼增韌劑的含量為10%。測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，分別為32.5MPa、ll.9%和22.lKJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 4.8%、26.6% 和 118.8%。
[0018]實(shí)施例5
增容兼增韌劑的制備方法同實(shí)施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復(fù)合材料，增容兼增韌劑的含量為15%。測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，分別為33.7MPa、ll.5%和30.lKJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 8.7%、22.3% 和 198.0%。
[0019]實(shí)施例6
增容兼增韌劑的制備方法同實(shí)施例1。將增容兼增韌劑與聚乳酸、麻纖維通過熔融混煉的方法制備復(fù)合材料，增容兼增韌劑的含量為30%。測定復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度，分別為34.9MPa、14.9%和36.3KJ/m2，與同樣方法和配比制備的未添加增容兼增韌劑的麻纖維/聚乳酸復(fù)合材料(分別為31MPa、9.4%和10.lKJ/m2)相比分別增加了 12.6%、58.5% 和 259.4%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑，其特征在于:是由下列質(zhì)量份數(shù)比的成分制備得到: 聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物:100份 過氧化物:0.1~2份 極性不飽和單體:1~5份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑，其特征在于:所述的聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物中，聚乳酸與聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為1:1~99:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑，其特征在于所述的過氧化物為:偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯，或由以上引發(fā)劑組成的復(fù)合引發(fā)體系。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑，其特征在于所述的極性不飽和單體為:馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯，或由以上多種單體組成的復(fù)配單體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 稱取聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物100份，過氧化物0.1~2份，極性不飽和單體1~5份，將過氧化物溶于無水乙醇配制成10°/『30%的溶液，然后和聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入極性不飽和單體，混合均勻，將混和料加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出溫度為140~190 0C，調(diào)整主機(jī)和喂料轉(zhuǎn)速使物料在擠出機(jī)中的停留時間為2~10分鐘，擠出后即得可用于聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑。
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑及其制備方法。該增容兼增韌劑是由聚乳酸與聚己內(nèi)酯的混合物100份、過氧化物0.1~2份和極性不飽和單體1~5份制備得到，具體方法如下：將過氧化物溶于無水乙醇配制成溶液，然后和聚合物混合物混合均勻，敞開存放讓溶劑揮發(fā)干凈，再加入極性不飽和單體，混合均勻，加入雙螺桿擠出機(jī)中，擠出后即得聚乳酸復(fù)合材料的增容兼增韌劑。該增容兼增韌劑能有效解決聚乳酸復(fù)合材料中增強(qiáng)纖維與聚乳酸基體之間界面相容性差的問題，同時又能提高復(fù)合材料的韌性。本發(fā)明具有制備工藝簡單，產(chǎn)品可完全生物降解、力學(xué)性能高等眾多優(yōu)點(diǎn)，可用于包裝、生物、工程塑料等眾多領(lǐng)域。
【IPC分類】C08L51/08, C08L67/04, C08F283/02
【公開號】CN105061687
【申請?zhí)枴緾N201510480627
【發(fā)明人】羅衛(wèi)華, 張勝
【申請人】羅衛(wèi)華
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月9日