一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开一种反应挤出法改性聚乳酸‑木质素复合材料及其制备方法，该复合材料的组成以质量份数计为：聚乳酸100份，木质素40‑100份，引发剂0.01‑5份，反应单体0.01‑15份，抗氧化剂0.1‑1份。该复合材料的制备方法包括：首先按照复合材料的组成进行配料，将上述组成按比例均匀混合，然后将共混物置于反应设备中反应，从而制得聚乳酸‑木质素复合材料。与现有技术相比，本发明专利技术可以有效增强聚乳酸‑木质素复合材料的相容性，赋予材料良好的性能，并且降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料及制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及到接枝改性、生物基材料复合材料制备方法，具体涉及一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是一种重要的乳酸衍生物，是以乳酸为原料合成的一类高分子材料，具有很好的生物可降解性，无毒无刺激性气味，优良的生物相容性，强度高，可塑性强，因而备受高分子材料行业的青睐。但是PLA具有脆性差，极易弯曲变形等性能特点；另外PLA的化学结构缺乏反应性官能团，不具有亲水性，因此需要进一步改性。聚乳酸的改性方法一般有化学改性和物理改性。化学改性是通过接枝交联等途径引入各种功能侧基来改变PLA的化学结构；物理改性是通过添加增塑剂、各种无机有机材料等改变PLA的机械性能、热性能等。木质素是以苯基丙烷为结构单元，通过碳－碳键和醚键高度交联的三维网状结构天然芳香族化合物。目前木质素是造纸业的副产物，具有很好的生物降解性，PLA-木质素复合材料具有完全降解性，是完全环保的材料，在世界各国大力倡导环保的氛围下，PLA-木质素无疑是一种具有前途的高分子复合材料。木质素加入PLA中能够增加PLA的刚性，经过接枝改性后，韧性能够满足日常使用条件。目前，已经报道了PLA改性的制备工艺的方法，以改善其综合性能，如Robertson等[RobertsonML.Tougheningofpolylactidewithpolymerizedsoybeanoil[J].Macromolecules，2010，43(4)：1807-1814]先将大豆油、交联剂等共混制得大豆油聚合物，再将PLA和大豆油聚合物熔融共混，得到改性的PLA，结果显示共混物的柔韧性和抗拉强度均比纯料PLA有所提高，断裂伸长率最高可高达700％；尚建疆[尚建疆，吕新明，吕晓华.己二胺接枝聚乳酸亲水改性研究[J].石河子大学报(自然科学版)2009，27(6)：755-758]以乳酸、马来酸酐和乙二胺为原料，合成了乙二胺改性PLA，并确定了最佳工艺条件：在10℃反应2h，乙二胺过量20％时产率及产物纯度最高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种反应挤出法改性PLA-木质素复合材料及其制备方法，其操作简单，复合材料综合性能好。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：为了进一步优化上述技术方案，本专利技术所采取的技术措施还包括：优选地，所述木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。优选地，所述引发剂为过氧化物类引发剂；更优选地，所述引发剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化异丙基苯、过氧化叔丁基苯甲酸酯、过氧化叔丁基二碳酸酯、叔丁基过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化苯甲酰中的一种或几种。优选地，所述反应单体为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者几种。优选地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂，例如1010等酚类抗氧剂。另一方面，本专利技术还提供一种上述的反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料的制备方法，其包括如下步骤：步骤(1)先把100份的PLA、40-100份的木质素按比例称量好，常温下混合均匀；步骤(2)将重量份数为0.01-5份的引发剂、重量份数为0.01-15份的反应单体、重量份数为0.1-1份的抗氧剂混合均匀，将该混合物与步骤(1)所得的聚乳酸/木质素混合物一起加入到反应设备内，在预定的反应温度下共混，从而制得聚乳酸-木质素复合材料。优选地，所述反应设备为密炼机、反应型挤出机中的至少一种，所述反应温度为150-190℃，其中密炼机的转子转速为50-200rpm，反应型挤出机的螺杆转速为100-600rpm。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术制备的聚乳酸-木质素复合材料综合力学性能好；(2)本专利技术与其他制备方法相比操作简单，效果好；(3)本专利技术将可生物降解的造纸副产品-木质素和可生物降解的塑料聚乳酸有机的结合起来，制造出可完全生物降解的塑料，既可以充分利用造纸副产品木质素，又可以提高聚乳酸的综合力学性能；(4)本专利技术在聚乳酸-木质素复合材料制备过程中完全不涉及溶剂的使用，所用的所有组分不需要进一步处理，直接通过搅拌机进行物理混合；(5)本专利技术通过密炼机或挤出机熔融共混制备聚乳酸-木质素复合材料，该方法完全具有工业化大规模生产的可能性。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1一种反应挤出法改性PLA-木质素复合材料的制备方法，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：其中，木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。上述配方按照下列步骤进行反应：步骤(1)先把PLA和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；步骤(2)将称量好的DCP、GMA、1010混合均匀后，与PLA和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为150℃，螺杆转速为400RPM，挤出造粒，制得PLA-木质素复合材料粒子。将上述复合材料粒子经注塑成型(注塑温度为160-180℃，注塑压力为40-80MPa，注塑速度为50-150mm/s，保压压力为40-50MPa，保压时间5S，冷却时间15S，制得标准测试样条，备用。实施例2一种反应挤出法改性PLA-木质素复合材料的制备方法，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：其中，木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。上述配方按照下列步骤进行反应：步骤(1)先把PLA和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；步骤(2)将称量好的DCP、GMA、1010混合均匀后，与PLA和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为190℃，螺杆转速为300RPM，挤出造粒，制得PLA-木质素复合材料粒子。将上述复合材料粒子经注塑成型(注塑工艺同实施例1)制得标准测试样条，备用。实施例3一种反应挤出法改性PLA-木质素复合材料的制备方法，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：其中，木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。上述配方按照下列步骤进行反应：步骤(1)先把PLA和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；步骤(2)将称量好的DCP、GMA、1010混合均匀后，与PLA和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为160℃，螺杆转速为100RPM，挤出造粒，制得PLA-木质素复合材料粒子。将上述复合材料粒子经注塑成型(注塑工艺同实施例1)制得标准测试样条，备用。实施例4一种反应挤出法改性PLA-木质素复合材料的制备方法，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：其中，木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。上述配方按照下列步骤进行反应：步骤(1)先把PLA和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；步骤(2)将称量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应挤出法改性聚乳酸‑木质素复合材料，其特征在于，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：

【技术特征摘要】
1.一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料，其特征在于，按质量份数计算，该复合材料的组成和含量如下：2.根据权利要求1所述的一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料，其特征在于，所述木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。3.根据权利要求1所述的一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化物类引发剂。4.根据权利要求1所述的一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化异丙基苯、过氧化叔丁基苯甲酸酯、过氧化叔丁基二碳酸酯、叔丁基过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化苯甲酰中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种反应挤出法改性聚乳酸-木质素复合材料，其特征在于，所述反应单体为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者几种。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，侯立军，邵威，
申请(专利权)人：济宁明升新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37