本发明专利技术涉及聚乳酸复合材料，具体涉及一种高强度高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法。聚乳酸复合材料包括以下重量份的组分：PLLA 45‑80份、PDLA5‑35份、PBAT 5‑15份、ATBC 3‑15份、抗氧剂 0.2‑1.5份、成核剂0.5‑2份、偶联剂 0.4‑0.6份；制备方法包括以下步骤：原料干燥、成核剂预处理、混合、熔融共混挤出。本发明专利技术的耐热温度比通用PLA提高60℃左右；具有良好的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，添加少量的偶联剂和PDLA于聚乳酸复合材料中，配合其他助剂，可提高PLA耐热性，且大大降低成本；同时具有弃后可降解的特性，制备方法简单，成本低，适宜于工业化大生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚乳酸复合材料，具体涉及一种高强度高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸(PLA)又称聚丙交酯，由于乳酸分子的主链上存在不对称碳原子，因此聚乳酸有左旋聚乳酸（PLLA）和右旋聚乳酸（PDLA）及外消旋聚乳酸（PDLLA）三种。聚乳酸具有强度高、刚性好的优异机械力学性能及良好的生物相容性和生物降解性，是一款环境友好型塑料，近年来在塑料行业占着举足轻重的位置，广泛应用于生物医疗、电器、餐饮、包装等行业。PLA是一类可结晶热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度（Tg）和熔融温度（Tm）分别为58℃和175℃左右，在室温下一般处于玻璃态或结晶态。其耐热性能差，结晶速度慢、结晶度低，最高使用温度不能超过70℃，在很大程度上限制了其广泛使用。近年来人们通过各种方法来提高PLA的耐热性能。中国专利CN104059343A公开说明了在PLLA中加入一定比例的PDLA及成核剂，形成纯立构复合结晶的聚乳酸，使其熔点提高了30-50℃，但是较高含量的PDLA和昂贵的成核剂会增加其生产成本，而力学性能未获得明显改善。中国专利CN103965595A公开说明了具有互穿网络结构的聚乳酸立构复合物，将L-丙交酯或D-丙交酯与引发剂混合反应后加入交联剂，从而置得具有手性结构的交联聚乳酸，并分别加入与之手性相反的丙交酯和引发剂，在加热过程中使单体反应完全，得到具有耐热温度高的聚乳酸立构复合物，加工过程复杂、操作繁琐、精细管控不适宜大规模的工业化生产，生产过程中有大量副产物产生，不利于环境的管控，此外，该专利技术仅适宜以合成为主的生产厂家，对于中下游厂家有诸多的限制，不利于大规模工业化生产和推广应用。以上方法均有一个共同的不足之处，即公开说明的方法中所制备的PLA在耐热方面有了提高，但是在机械力学方面却未得到明显改善，且制备成本过高，在应用推广中仍然受限。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种高强度高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法，聚乳酸复合材料具有高强度、高刚性、高冲击强度特性的同时，兼具耐热性能好的优点，其制备方法工艺简单，成本低，适宜工业化大生产。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，包括以下重量份的组分：PLLA45-80份PDLA5-35份PBAT5-15份ATBC3-15份抗氧剂0.2-1.5份成核剂0.5-2份偶联剂0.4-0.6份。一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，包括以下重量份的组分：PLLA55-65份PDLA15-25份PBAT6-12份ATBC5-10份抗氧剂0.5-1.2份成核剂0.5-1.2份偶联剂0.4-0.6份。ATBC为乙酰柠檬酸三正丁酯，其作为增塑剂，可提高PLA分子链的运动活性，提高PLLA、PDLA与PBAT的相容性，使材料具有高强度的同时具有较好的韧性。PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，在其他助剂配合下，可与PLLA、PDLA实现良好的融合，赋予聚乳酸复合材料优良的机械性能。优选地，所述PBAT的粘均分子量为5.5-20万。通过PBAT粘均分子量的选择，使PBAT具有良好的力学性能和加工性能，且与聚乳酸相容性好，提高耐热性能。其中，所述PLLA的粘均分子量为5-70万。所述PDLA的粘均分子量为3-20万。在该范围内，可防止聚乳酸材料的结晶速率过慢，且赋予耐热性能聚乳酸材料优异的机械性能和耐热性。本专利技术将左旋聚乳酸和右旋聚乳酸按照一定的比例进行熔融共混生成一种高熔点高耐热性的立构规整复合物晶体，晶格的改变使其熔融温度和结晶速率都获得了大幅度提高。其中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂DLTP、抗氧剂126中的一种或两种的组合。抗氧剂1010是一种高分子量的受阻酚抗氧剂，挥发性很低，而且不易迁移，耐萃取，具有卓越的抗氧化性能，抗氧剂1010与抗氧剂DLTP、抗氧剂168并用有协同效应，添加少量即可达到良好的抗氧化性。抗氧剂1076耐热和耐水抽出性好，基本无毒，可以与抗氧剂168、DLTDP并用，协同效应显著，可有效抑制聚合物的热降解和氧化降解。其中，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570、钛酸酯偶联剂中的一种或两种的组合。KH550为氨基官能团硅烷，呈碱性，可提高、增强聚乳酸复合材料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善成核剂和其他助剂在聚合物中的润湿性和分散性。KH560为环氧基官能团硅烷，可提高ATBC、抗氧剂、成核剂、偶联剂与PLLA、PDLA以及PBAT的粘合力以提高其物理性能。KH570为γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，用于改善聚乳酸复合材料中有机材料和无机材料的粘接性能。钛酸酯偶联剂可使成核剂和其他助剂粉末得到显著改善，同时改善加工性能，提高材料的抗冲击强度。KH570可与KH560或KH550组成复合偶联剂，加入体系中，对提升聚乳酸复合材料综合性能，特别机械强度、耐热性具有良好的效果，提高各组分的相容性和粘结力。另一方面，将KH550、KH560或KH570与钛酸酯偶联剂硅烷类偶联剂混合加入，协同效果好。本专利技术的偶联剂含有可与PLA和LAK-301反应的官能团，使得成核剂和其他助剂粉末能更好地分布在基体材料中，也使球晶成核点分布更加均匀，且可以防止不必要的副反应发生。其中，所述成核剂为LAK-301。LAK-301是一种芳香族磺酸盐，在聚乳酸复合材料体系中主要起到结晶促进作用，作为PLA的结晶成核点，加快PLLA、PDLA结晶速度，使其晶体结构变得更加完善。本专利技术还提供一种高强度高耐热聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）原料干燥：将PLLA和PDLA分别置于78-82℃温度下干燥110-130min，水分含量控制在500mg/Kg之内；PLLA和PDLA具有较强的吸水性，较高的水分含量在加工过程中会促使塑料分解，可依据各基材的特性设定干燥温度和时间；（2）成核剂预处理：将称量好的成核剂搅拌，在搅拌过程中不断加入偶联剂混合；调整混合温度为58-62℃，搅拌时间为8-12min；上述步骤（1）和步骤（2）可同时进行或顺序调换；（3）混合：按比例将PLLA、PDLA和PBAT混合，搅拌，混合温度为60-90℃，混拌时间为8-12min，并加入其他助剂再混拌90-150s，出料。（4）熔融共混挤出：混拌好的物料进入双螺杆挤出机，挤出机温度设定在140-200℃，螺杆转速为40-200rpm，采用风环冷却后造粒，得高强度高耐热聚乳酸复合材料母粒。本专利技术聚乳酸复合材料中各组分实现良好的配合，可克服现有技术中聚乳酸结晶速度慢、球晶尺寸大、硬而脆及耐热性差的缺点。本专利技术的有益效果：1、本专利技术高强度高耐热聚乳酸复合材料，将PLLA、PDLA和PBAT相复合，在其他助剂的配合下，耐热温度比通用的PLA可提高60℃左右，达到120℃左右；与国内现有的PLA材料相比，本专利技术制备的PLA材料其拉伸强度可达到60MPa左右，弯曲强度达到85MPa，断裂伸长率达17%以上，此外，还拥有较高的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：PLLA 45‑80份PDLA 5‑35份PBAT 5‑15份ATBC 3‑15份抗氧剂 0.2‑1.5份成核剂 0.5‑2份偶联剂 0.4‑0.6份。
【技术特征摘要】
1.一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：PLLA45-80份PDLA5-35份PBAT5-15份ATBC3-15份抗氧剂0.2-1.5份成核剂0.5-2份偶联剂0.4-0.6份。2.根据权利要求1所述的一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：PLLA55-65份PDLA15-25份PBAT6-12份ATBC5-10份抗氧剂0.5-1.2份成核剂0.5-1.2份偶联剂0.4-0.6份。3.根据权利要求1所述的一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：所述PLLA的粘均分子量为5-70万。4.根据权利要求1所述的一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：所述PDLA的粘均分子量为3-20万。5.根据权利要求1所述的一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：所述PBAT的数均分子量为5.5-20万。6.根据权利要求1所述的一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂DLTP、抗氧剂126中的一种或两种的组合。7.根据权利要求1所述的一种高强度高耐热聚乳酸复合材料，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽珍，杨宏，李积迁，郭建，
申请(专利权)人：深圳市虹彩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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