一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法及产品技术

本发明专利技术涉及一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法及其产品，属于生物基高分子材料领域，该方法通过将环氧大豆油、脂肪族二元酸与聚乳酸反应共混，将交联环氧大豆油树脂引入聚乳酸基体中，制备高性能聚乳酸/环氧大豆油树脂合金，该合金拉伸断裂伸长率为50～350％，拉伸强度为3～58MPa。其中，当聚乳酸含量为主体时，低模量环氧大豆油树脂大幅提升聚乳酸拉伸韧性；当环氧大豆油树脂含量为主体时，高强度的热塑性聚乳酸既可赋予环氧大豆油树脂热塑性，又能提升环氧大豆油树脂的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物基高分子材料领域，具体涉及一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法及产品
技术介绍
传统高分子材料正面临石油资源日益减少以及使用后难降解造成严重环境污染两大挑战，大力发展生物基与生物降解高分子材料是解决传统材料面临的两大挑战的重要途径之一。植物油作为一类廉价的可再生资源，用作原材料制备生物基高分子材料而备受关注，其中环氧大豆油作为产量最大的植物油——大豆油的衍生物，在环境友好材料领域受到广泛关注，不仅用作聚乳酸、聚氯乙烯与乙基纤维素等的环保增塑剂(PolymerDegradationStability,2010,95,2207-2212；JournalofAppliedPolymerScience,2009,112,3185-3191；CarbohydratePolymers,2014,103,198-206)，而且可以与多元酸固化制备环氧大豆油树脂。然而，这类环氧大豆油树脂力学性能差(GreenChemistry,2013,15,3360-3366)，且成网络结构而不能热塑成型加工，严重制约了环氧大豆油树脂的实际应用。相对而言，作为最具发展潜力的一种热塑性生物基与生物降解高分子，聚乳酸具有优异的加工性能、力学强度与生物降解性，应用前景广阔。但聚乳酸具有脆性大、韧性低、拉伸断裂伸长率小等缺陷，严重制约了聚乳酸的应用范围，因此，聚乳酸的增韧改性受到了产业界与学术界的广泛重视。环氧大豆油可以直接用做聚乳酸的增塑剂，提升聚乳酸的拉伸韧性，但值得注意的是，环氧大豆油直接与聚乳酸共混增塑对韧性的提升并不显著，例如，文献(Macromol.Mater.Eng.,2014,299,622-630)报道20wt％ESO增塑PLA体系，断裂伸长率从4％仅提升到50％。因此，急需一种可以克服上述环氧大豆油树脂力学性能差且不可热塑成型加工，以及环氧大豆油直接增塑聚乳酸对断裂伸长率提升有限等问题的新型聚乳酸/环氧大豆油树脂合金。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于：(1)提供一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法；(2)提供一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法，制备工艺如下：在催化剂作用下，将聚乳酸、环氧大豆油、脂肪族二元酸反应共混；所述催化剂为4-二甲氨基吡啶，2-乙基-4-甲基咪唑，1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯，二甲基苄胺、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、氯化亚锡或三氧化二锑中的一种；所述脂肪族二元酸的通式为HOOC-(CH2)n-COOH，其中n为1～16的自然数。进一步，所述反应共混的条件是在160-220℃密炼机中反应共混3～60min。进一步，所述脂肪族二元酸为丁二酸、己二酸、癸二酸、十四烷二酸或十八烷二酸中的一种。进一步，所述环氧大豆油与脂肪族二元酸的摩尔比为1:0.5～3。进一步，所述聚乳酸与环氧大豆油和脂肪族二元酸总量的质量比为2～19:1～18。进一步，所述催化剂用量为聚乳酸、环氧大豆油与脂肪族二元酸总质量的0.05～5％。2、采用上述方法制得的聚乳酸/环氧大豆油树脂合金。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法及其产品，该方法通过将环氧大豆油、脂肪族二元酸与聚乳酸反应共混，将交联环氧大豆油树脂引入聚乳酸基体中，制备高性能聚乳酸/环氧大豆油树脂合金，该合金拉伸断裂伸长率为50～350％，拉伸强度为3～58MPa。其中，当聚乳酸含量为主体时，低模量环氧大豆油树脂大幅提升聚乳酸拉伸韧性；当环氧大豆油树脂含量为主体时，高强度的热塑性聚乳酸既可赋予环氧大豆油树脂热塑性，又能提升环氧大豆油树脂的力学性能。具体实施方式下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1将聚乳酸、环氧大豆油、丁二酸与催化剂4-二甲氨基吡啶加入200℃密炼机中，反应共混3min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金1。其中，聚乳酸与环氧大豆油和丁二酸总质量之比为19:1，环氧大豆油与丁二酸摩尔比为1:0.5，4-二甲氨基吡啶含量为聚乳酸、环氧大豆油与丁二酸总质量的0.05％。实施例2将聚乳酸、环氧大豆油、己二酸与催化剂2-乙基-4-甲基咪唑加入170℃密炼机中，反应共混10min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金2。其中，聚乳酸与环氧大豆油和己二酸总质量之比为9:1，环氧大豆油与己二酸的摩尔比为1:0.8，2-乙基-4-甲基咪唑含量为聚乳酸、环氧大豆油与己二酸总质量的0.1％。实施例3将聚乳酸、环氧大豆油、庚二酸与催化剂1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯加入180℃密炼机中，反应共混20min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金3。其中，聚乳酸与环氧大豆油和庚二酸总质量之比为4:1，环氧大豆油与庚二酸的摩尔比为1:1.2，1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯含量为聚乳酸、环氧大豆油与庚二酸总质量的0.3％。实施例4将聚乳酸、环氧大豆油、癸二酸与催化剂1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯加入170℃密炼机中，反应共混30min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金4。其中，聚乳酸与环氧大豆油和癸二酸总质量之比为7:3，环氧大豆油与癸二酸的摩尔比为1:1.5，1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯含量为聚乳酸、环氧大豆油与癸二酸总质量的0.5％。实施例5将聚乳酸、环氧大豆油、癸二酸与催化剂钛酸四异丙酯加入220℃密炼机中，反应共混10min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金5。其中，聚乳酸与环氧大豆油和癸二酸总质量之比为3:2，环氧大豆油与癸二酸的摩尔比为1:1.5，钛酸四异丙酯含量为聚乳酸、环氧大豆油与癸二酸总质量的1.0％。实施例6将聚乳酸、环氧大豆油、癸二酸与催化剂钛酸四丁酯加入180℃密炼机中，反应共混50min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金6。其中，聚乳酸与环氧大豆油和癸二酸总质量之比为1:1，环氧大豆油与癸二酸的摩尔比为1:2，钛酸四丁酯含量为聚乳酸、环氧大豆油与癸二酸总质量的2.0％。实施例7将聚乳酸、环氧大豆油、癸二酸与催化剂三氧化二锑加入160℃密炼机中，反应共混60min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金7。其中，聚乳酸与环氧大豆油和癸二酸总质量之比为2:3，环氧大豆油与癸二酸的摩尔比为1:2.5，三氧化二锑含量为聚乳酸、环氧大豆油与癸二酸总质量的1.0％。实施例8将聚乳酸、环氧大豆油、十四烷二酸与催化剂氯化亚锡加入190℃密炼机中，反应共混30min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金8。其中，聚乳酸与环氧大豆油和十四烷二酸总质量之比为3:7，环氧大豆油与十四烷二酸的摩尔比为1:3，氯化亚锡含量为聚乳酸、环氧大豆油与十四烷二酸总质量的3.0％。实施例9将聚乳酸、环氧大豆油、十八烷二酸与催化剂1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯加入200℃密炼机中，反应共混15min后出料，获得聚乳酸/环氧大豆油树脂合金9。其中，聚乳酸与环氧大豆油和十八烷二酸总质量之比为1:4，环氧大豆油与十八烷二酸的摩尔比为1:2，1,8-二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法，其特征在于，制备工艺如下：在催化剂作用下，将聚乳酸、环氧大豆油、脂肪族二元酸反应共混；所述催化剂为4‑二甲氨基吡啶，2‑乙基‑4‑甲基咪唑，1,8‑二氮杂双环[5.4.0]十一碳‑7‑烯，二甲基苄胺、1,5,7‑三氮杂二环[4.4.0]癸‑5‑烯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、氯化亚锡或三氧化二锑中的一种；所述脂肪族二元酸的通式为HOOC‑(CH2)n‑COOH，其中n为1～16的自然数。

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法，其特征在于，制备工艺如下：在催化剂作用下，将聚乳酸、环氧大豆油、脂肪族二元酸反应共混；所述催化剂为4-二甲氨基吡啶，2-乙基-4-甲基咪唑，1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯，二甲基苄胺、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、氯化亚锡或三氧化二锑中的一种；所述脂肪族二元酸的通式为HOOC-(CH2)n-COOH，其中n为1～16的自然数。2.如权利要求1所述的一种聚乳酸/环氧大豆油树脂合金的制备方法，其特征在于，所述反应共混的条件是在160-220℃密炼机中反应共混3～60min。3.如权利要求1或2所述的一种聚乳酸/环...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾建兵，赵桐辉，李以东，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50