專利名稱：一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂及制備方法。
技術(shù)背景可生物降解性樹(shù)脂聚乳酸(PLA)具有通用型塑料的一般特性。 如較高的強(qiáng)度和剛性，容易加工成型，適用于多種工藝條件。但PLA 常溫下是一種脆性材料，高溫時(shí)熔體強(qiáng)度低。如果應(yīng)用于韌性要求 高的場(chǎng)合則不能單獨(dú)使用，必須對(duì)PLA進(jìn)行增韌改性。增韌改性 口了使PLA樹(shù)脂的熔體強(qiáng)度和沖擊性能大為改進(jìn)，使樹(shù)脂更具有實(shí)用 性。目前主要通過(guò)以下幾種方法進(jìn)行改性。第一種方法是通過(guò)共聚在PLA分子鏈上引入另一種分子鏈，使 PLA大分子鏈的規(guī)整度下降，使其降低乃至完全喪失結(jié)晶能力，或消 弱高分子的相互作用，使玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔點(diǎn)、黏流溫度降低，提 高PLA的韌性或柔軟性。第二種方法是通過(guò)拉伸取向成型等加工方法改性以提高沖擊強(qiáng) 度等力學(xué)性能。第三種方法是通過(guò)共混改性。PLA可以和彈性體、韌性好的聚合 物、填料或增塑劑共混。在增韌劑選擇上首先要考慮的是聚合物的相容性問(wèn)題， 一般情況 下結(jié)構(gòu)相似的聚合物容易相容。從溶解度參數(shù)S上看，相差在0.2之內(nèi)是相容的，相差在l以內(nèi)往往是微觀上分相，宏觀上是均相的，s〉l通常則不相容。聚酯型聚合物S大致在9左右，因此選擇S在8-10 之間的增韌劑是可以參考的。傳統(tǒng)的增韌劑SBS、 SEBS、 EPR等與PLA相容性較差。而含酯類結(jié) 構(gòu)的PBS、 PCL、 PHBV等成本較高。例如專利CN1475530A的工作。PLA樹(shù)脂屬于聚酯類聚合物，而長(zhǎng)脂肪鏈的酯類聚合物原則上都 可以考慮用做增韌劑使用。丙烯酸丁酯(BA)-甲基丙烯酸甲酯(MMA) -丙烯酸(AA)三元共聚物可做為PLA的增韌劑使用。其中BA是典型 的軟單體，可提供柔順性。而MMA具有不對(duì)稱高空間位阻的特殊性結(jié) 構(gòu)，可做為硬單體提供剛性和強(qiáng)度。AA做為功能單體可提供附著力、 交聯(lián)等功能性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是針對(duì)原有技術(shù)的不足，提供一種丙烯酸酯類共聚物增韌 改性聚乳酸樹(shù)脂的制備方法，而使用PLA與一種丙烯酸酯類共聚物 為增韌劑進(jìn)行共混。一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂，其為聚乳酸樹(shù)脂與 增韌劑和抗氧劑的共混物，其成分及配比為所述的聚乳酸樹(shù)脂為數(shù)均8萬(wàn)分子量，質(zhì)量份數(shù)為60-95份；所述的增韌劑為丙烯酸丁酯(BA)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙 烯酸(AA)三元共聚物，質(zhì)量份數(shù)為5-40份；所述的增韌劑中，硬 單體甲基丙烯酸甲酯質(zhì)量含量為25-40%，軟單體丙烯酸丁酯質(zhì)量含 量為55-70%，功能單體丙烯酸質(zhì)量含量為5%，三者之和質(zhì)量含量為100%;所述的抗氧劑為商品名稱B215復(fù)合型抗氧劑，其組成為質(zhì)量配 比為1比2的四(P - (3， 5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯 與亞磷酸三(2， 4， -二叔丁基苯基)酯；質(zhì)量份數(shù)為0.5份。一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂的制備方法如下按 配比把聚乳酸樹(shù)脂與增韌劑和抗氧劑在6(TC烘箱中干燥，然后在橡 塑混煉機(jī)上密煉，工藝溫度180。C，轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/分，時(shí)間5分鐘，得 到一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂。有益效果:PLA與該增韌劑都含有酯類相似結(jié)構(gòu)，因此相容性較 好，可按任意比例進(jìn)行混合。酯類結(jié)構(gòu)的增韌劑具有一定的生物降解 性，屬環(huán)境友好材料。增韌劑成本低混合后可進(jìn)一步降低PLA的成 本。原材料無(wú)毒無(wú)害產(chǎn)品應(yīng)用安全衛(wèi)生。增韌劑含有軟單體和硬單體，可同時(shí)獲得強(qiáng)度和柔韌性能，適當(dāng) 調(diào)整軟硬單體配比和增韌劑用量在較寬的范圍內(nèi)都會(huì)得到性能優(yōu)良 的增韌材料。該配方可用于制備薄膜、板材、片材、發(fā)泡和注塑成型 塑料制品。本發(fā)明的共混樹(shù)脂Izod沖擊強(qiáng)度可高達(dá)9. 4 J/m2，此狀態(tài)下仍 可保持28.5 MPa的拉伸強(qiáng)度和28%的斷裂伸長(zhǎng)率。而斷裂伸長(zhǎng)率高 達(dá)296%時(shí)，仍可保持40. 7 MPa的拉伸強(qiáng)度和6. 3 J/n]2的Izod沖擊 強(qiáng)度。而空白PLA拉伸強(qiáng)度55.6Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率5. 1%， Izod沖擊 強(qiáng)度4. 8KJ/m2。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA95份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為40%/BA質(zhì)量含量為55%/AA質(zhì)量含量為5%的三元共聚 物)5份，抗氧劑(B215) 0.5份，按配比把聚乳酸樹(shù)脂與增韌劑和 抗氧劑在6(TC烘箱中干燥8小時(shí)，然后在橡塑混煉機(jī)上密煉，工藝 溫度18(TC，轉(zhuǎn)速40轉(zhuǎn)/分，時(shí)間5分鐘，得到一種丙烯酸酯類共聚 物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度52.3Mp。伸長(zhǎng)率16%。 Izod沖擊強(qiáng)度5. 6KJ/m2。實(shí)施例2:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA90份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為40%/BA質(zhì)量含量為55%/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 10份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度48.5Mp。伸長(zhǎng)率160%。 Izod沖擊強(qiáng)度5. 8KJ/m2。實(shí)施例3:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA80份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為40%/BA質(zhì)量含量為55%/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 20份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度40.7Mp。伸長(zhǎng)率296%。 Izod沖擊強(qiáng)度6. 3KJ/m2。實(shí)施例4:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA70份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為40%/BA質(zhì)量含量為55%/AA質(zhì)量含量為5%) 30份，抗 氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度 33.4Mp。伸長(zhǎng)率303%。 Izod沖擊強(qiáng)度5. 8KJ/m2。實(shí)施例5:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA60份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為40%/BA質(zhì)量含量為55%/AA質(zhì)量含量為5%) 40份，抗 氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度21.8Mp。伸長(zhǎng)率186°/。。 Izod沖擊強(qiáng)度5. lKJ/m2。實(shí)施例6:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA95份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為35%/BA質(zhì)量含量為60。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 5份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸 強(qiáng)度48.7Mp。伸長(zhǎng)率19%。 Izod沖擊強(qiáng)度6. 9KJ/m2。實(shí)施例7:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA90份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為35%/BA質(zhì)量含量為60。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 10份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度43.0Mp。伸長(zhǎng)率87%。 Izod沖擊強(qiáng)度7. lKJ/m2。實(shí)施例8:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA80份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為35%/BA質(zhì)量含量為60% /AA質(zhì)量含量為5%三元共聚 物)20份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè) 得拉伸強(qiáng)度28.3Mp。伸長(zhǎng)率44%。 Izod沖擊強(qiáng)度7.9KJ/m2。實(shí)施例9:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA70份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為35%/BA質(zhì)量含量為60。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 30份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度19.0Mp。伸長(zhǎng)率41%。 Izod沖擊強(qiáng)度8. 7KJ/m2。實(shí)施例10:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA60份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為35。/。/BA質(zhì)量含量為60。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 40份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度12.7Mp。伸長(zhǎng)率33%。 Izod沖擊強(qiáng)度6.4KJ/m2。實(shí)施例ll:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA95份，增韌劑(MMA質(zhì)量含量為30n/。/BA質(zhì)量含量為65n/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 5份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸 強(qiáng)度45.7Mp。伸長(zhǎng)率17%。 Izod沖擊強(qiáng)度7. lKJ/m2。實(shí)施例12:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA質(zhì)90份，增韌齊l」(MMA 質(zhì)量含量為30。/。/BA質(zhì)量含量為65。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 10份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度37.9Mp。伸長(zhǎng)率24%。 Izod沖擊強(qiáng)度9. lKJ/m2。實(shí)施例13:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA80份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為30。/。/BA質(zhì)量含量為65。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 20份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度28.5Mp。伸長(zhǎng)率28°/。。 Izod沖擊強(qiáng)度9.4KJ/m2。實(shí)施例14:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為30。/。/BA質(zhì)量含量為65。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 30份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度15.3Mp。伸長(zhǎng)率19%。 Izod沖擊強(qiáng)度7. 7KJ/m2。實(shí)施例15:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA60份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為30。/。/BA質(zhì)量含量為65。/。/AA5Q/。三元共聚物)40份，抗 氧劑(B215)0.5份;其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度6.0Mp。 伸長(zhǎng)率17%。 Izod沖擊強(qiáng)度6. 3KJ/m2。實(shí)施例16:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA95份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為25。/。/BA質(zhì)量含量為70。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 5份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度46.8Mp。伸長(zhǎng)率10%。 Izod沖擊強(qiáng)度6. 2KJ/m2。實(shí)施例17:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA卯份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為25Q/。/BA質(zhì)量含量為70。/c)/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 10份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度41.1Mp。伸長(zhǎng)率14%。 Izod沖擊強(qiáng)度7. 5KJ/m2。實(shí)施例18:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA80份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為25。/。/BA質(zhì)量含量為70n/。/AA5Q/。三元共聚物)20份，抗 氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度 26.6Mp。伸長(zhǎng)率16%。 Izod沖擊強(qiáng)度8. 5KJ/m2。實(shí)施例19:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA70份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為25%/BA 70%/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物)30份，抗 氧劑(B215)0.5份;其他條件同實(shí)施例1。共混物測(cè)得拉伸強(qiáng)度9.2Mp。 伸長(zhǎng)率10%。 Izod沖擊強(qiáng)度7. 2KJ/m2。實(shí)施例20:將8萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA60份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為25%/BA質(zhì)量含量為70%/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 40份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度8.1Mp。伸長(zhǎng)率9%。 Izod沖擊強(qiáng)度7.8KJ/m2。實(shí)施例21:將3萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA數(shù)80份，增韌劑(MMA 質(zhì)量含量為35。/。/BA6質(zhì)量含量為0。/。/AA質(zhì)量含量為5°/。三元共聚物) 20份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度28.8Mp。伸長(zhǎng)率213%。 Izod沖擊強(qiáng)度6.6KJ/m2。實(shí)施例22:將20萬(wàn)分子量的基礎(chǔ)樹(shù)脂PLA80份，增韌劑(MMA質(zhì)量含量為35。/。/BA質(zhì)量含量為60。/。/AA質(zhì)量含量為5%三元共聚物) 20份，抗氧劑(B215) 0.5份；其他條件同實(shí)施例l。共混物測(cè)得拉 伸強(qiáng)度47.6Mp。伸長(zhǎng)率260%。 Izod沖擊強(qiáng)度8. 6KJ/m2。
權(quán)利要求
1、一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂，其特征在于，所述的聚乳酸樹(shù)脂為數(shù)均8萬(wàn)分子量，質(zhì)量份數(shù)為60-95份；所述的增韌劑為丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物，質(zhì)量份數(shù)為5-40份；所述的增韌劑中，硬單體甲基丙烯酸甲酯質(zhì)量含量為25-40％，軟單體丙烯酸丁酯質(zhì)量含量為55-70％，功能單體丙烯酸質(zhì)量含量為5％，三者之和質(zhì)量含量為100％；所述的抗氧劑為商品名稱B215復(fù)合型抗氧劑，其組成為質(zhì)量配比為1比2的四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯與亞磷酸三(2，4，-二叔丁基苯基)酯；質(zhì)量份數(shù)為0.5份。
2、 一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下按配比把聚乳酸樹(shù)脂與增韌劑和抗氧劑在6(TC烘箱中干燥，然后在橡塑混煉機(jī)上密煉，工藝溫度180。C，轉(zhuǎn) 速40轉(zhuǎn)/分，時(shí)間5分鐘，得到一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳 酸樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種丙烯酸酯類共聚物增韌改性聚乳酸樹(shù)脂及制備方法。該樹(shù)脂由聚乳酸樹(shù)脂、增韌劑丙烯酸酯類共聚物、抗氧劑B215在60℃烘箱中干燥，然后在橡塑混煉機(jī)上以180℃，40轉(zhuǎn)/分，5分鐘進(jìn)行密煉共混得到產(chǎn)物。所得產(chǎn)物可用于制備薄膜、板材、片材、發(fā)泡和注塑成型塑料件。該樹(shù)脂Izod沖擊強(qiáng)度可高達(dá)9.4J/m²，此狀態(tài)下仍可保持28.5MPa的拉伸強(qiáng)度和28％的斷裂伸長(zhǎng)率。而斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)296％時(shí)，仍可保持40.7MPa的拉伸強(qiáng)度和6.3J/m²的Izod沖擊強(qiáng)度。而空白PLA拉伸強(qiáng)度55.6MPa，斷裂伸長(zhǎng)率5.1％，Izod沖擊強(qiáng)度4.8KJ/m²。
文檔編號(hào)B29B7/02GK101333332SQ20081005103
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者冉祥海, 劉南安, 彬 姚, 董麗松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所