一种耐磨聚乳酸改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨聚乳酸改性材料及其制备方法，包括以下重量份原材料制备得到：10‑15份的纳米陶瓷颗粒、5‑10份的改性剂、20‑30份的聚四氟乙烯、55‑75份的聚乳酸、0.3‑0.8份的偶联剂、3‑5份的交联剂；本发明专利技术将经过针对性改性处理的纳米陶瓷颗粒与聚乳酸进行复合，并使纳米陶瓷颗粒均匀分散在聚乳酸体系中，得到的耐磨聚乳酸改性材料耐磨性能优异，有利于聚乳酸在更多领域中的应用。

A kind of wear-resistant polylactic acid modified material and its preparation method

The invention discloses a wear-resistant modification of polylactic acid material and preparation method thereof, which comprises the following parts by weight of raw material preparation: crosslinking agent of nano ceramic particles, 10 15 copies of 10 copies of the 5 modifier, 20 PTFE, 30 copies of 75 copies of the 55 polylactic acid, coupling 0.3 agent, 0.8 copies of the 3 5 copies; the invention will be for the modification of nano ceramic particles with poly lactic acid compound, and the nano ceramic particles dispersed in poly lactic acid system, change the wear resistance of materials have excellent wear resistant poly lactic acid, is conducive to the application of polylactic acid in many in the field.

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨聚乳酸改性材料及其制备方法
本专利技术涉及改性材料领域，具体涉及一种耐磨聚乳酸改性材料及其制备方法。
技术介绍
聚乳酸（PLA）是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。聚乳酸材料的机械性能及物理性能良好，相容性良好，透气等诸多优点，在生活和生产中的各个领域都有大量应用。随着人们对材料耐磨性能要求的不断提高，未经耐磨改性的聚乳酸已难以满足需求，因而，对聚乳酸进行耐磨改性成为必要。现今对聚乳酸的耐磨改性处理方法种类繁多，改性效果也很好，尤其是随着纳米材料的出现和应用，聚乳酸的耐磨性增加效果显著，使聚乳酸能在更多领域大量使用，但也存在不足。纳米材料虽然具有耐磨增强效果好，添加量小的优点，但也存在分散困难，成本高等缺陷。在进行耐磨改性过程中，纳米材料分散不均会影响其耐磨效果，得到的改性材料耐磨性偏低，对改性材料的生产和应用造成不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有聚乳酸改性材料耐磨性较差的缺陷，提供一种耐磨聚乳酸改性材料及其制备方法；本专利技术将经过针对性改性处理的纳米陶瓷颗粒与聚乳酸进行复合，并使纳米陶瓷颗粒均匀分散在聚乳酸体系中，得到的耐磨聚乳酸改性材料耐磨性能优异，有利于聚乳酸在更多领域中的应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种耐磨聚乳酸改性材料，包括以下重量份原材料制备得到：10-15份的纳米陶瓷颗粒、5-10份的改性剂、20-30份的聚四氟乙烯、55-75份的聚乳酸、0.3-0.8份的偶联剂、3-5份的交联剂。上述一种耐磨聚乳酸改性材料，根据纳米陶瓷颗粒和交联能增加树脂材料耐磨性的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高纳米陶瓷颗粒与聚乳酸之间的相容性，并使纳米陶瓷颗粒在聚乳酸中分散更均匀，使纳米陶瓷颗粒对聚乳酸的耐磨性增强作用更好，还通过控制聚乳酸的聚合度来使改性后的聚乳酸改性材料在耐磨性与加工性之间达到最佳平衡关系，从而使得到的聚乳酸改性材料在具有优异的耐磨性的条件下，也具有优异的加工性，使其可以在更多领域中得到应用。上述一种耐磨聚乳酸改性材料，其中，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为10-80nm；纳米陶瓷颗粒粒径越小，分散性越差，纳米陶瓷颗粒粒径越大，对聚乳酸的耐磨增强作用越差；优选的，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为30-50nm；最优选的，所述的纳米陶瓷颗粒粒径为40nm。其中，优选的，所述的纳米陶瓷颗粒为纳米氧化硅陶瓷、纳米氮化硅陶瓷、纳米碳化硅陶瓷中的一种或多种；优选的纳米陶瓷颗粒在多种原料的作用下，与聚乳酸的相容性更好，对聚乳酸改性材料的耐磨性增强作用最佳。上述一种耐磨聚乳酸改性材料，其中，所述的改性剂为正硅酸甲酯与三醋酸甘油酯组成的混合物；所述的改性剂既能改善纳米陶瓷颗粒与聚乳酸的相容性，又能在纳米陶瓷颗粒表面形成极性基团，利于分散；优选的，所述的改性剂中正硅酸甲酯与三醋酸甘油酯的物质的量之比为1︰1。上述一种耐磨聚乳酸改性材料，其中，聚四氟乙烯的聚合度越大，则交联后耐磨聚乳酸改性材料的耐磨性越差，加工性越好，聚四氟乙烯的聚合物越小，则交联后聚乳酸改性材料的耐磨性越好，加工性越差，因此，选择合理的聚四氟乙烯聚合度，是平衡耐磨性和加工性的重要手段。所述的聚四氟乙烯的聚合度为100-300；优选的，所述的聚四氟乙烯的聚合度为150-230；最优的，所述的聚四氟乙烯的聚合度为200；通过优选，得到的聚乳酸改性材料既具有优异的耐磨性，也具有较好的加工性，适合。其中，所述的聚乳酸聚合度为600-1200；优选的，所述聚乳酸的聚合度为800-1100；最优选的，所述的聚乳酸的聚合度为1000；通过优选，得到的聚乳酸改性材料既具有优异的耐磨性，也具有较好的加工性。上述一种耐磨聚乳酸改性材料，其中，所述的偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂；甲基丙烯酰氧基硅烷能增加纳米陶瓷颗粒与聚乳酸以及改性剂之间的相容性，提高耐磨聚乳酸改性材料的性能。其中，所述的交联剂为甲基丙烯酸，该交联剂能将两种不同聚合度的聚合物原材料适当交联，提高聚乳酸改性材料的耐磨性。上述一种耐磨聚乳酸改性材料，其中，其原材料还包括分散剂、增塑剂、抗静电剂、染色剂、増亮剂中的一种或多种助剂；上述的助剂能提高耐磨聚乳酸改性材料的加工性，增加其功能性等作用，从而增加其适用性。为了实现上述专利技术目的，进一步的，本专利技术还提供了一种耐磨聚乳酸改性材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将纳米陶瓷颗粒用偶联剂进行处理；（2）将经过偶联剂处理的纳米陶瓷颗粒用改性剂进行包覆处理；（3）将包覆后的纳米陶瓷颗粒与聚乳酸混合均匀后在电场中进行复合处理，得到混合料；（4）将混合料与聚四氟乙烯、交联剂混合均匀后在进行复合处理，得到耐磨聚乳酸改性材料。一种耐磨聚乳酸改性材料的制备方法，先用偶联剂对纳米陶瓷颗粒进行偶联处理，增加纳米陶瓷颗粒与改性剂、聚乳酸的相容性；再用改性剂对纳米陶瓷颗粒进行改性处理，并在其表面形成极性基团；最后利用外电场使纳米陶瓷颗粒表面和聚乳酸链中的极性基团极化，带电，通过电荷间的相斥或相吸的原理，使纳米陶瓷颗粒均匀分散的同时，也能与聚乳酸链上的极性基团键接，从而使纳米陶瓷颗粒的耐磨增强效果得到最大程度的体现，使得到的改性聚乳酸耐磨性显著提高；该制备方法简单可靠，适合用于耐磨聚乳酸改性材料的大规模、工业化生产。上述一种耐磨聚乳酸改性材料的制备方法，其中，优选的，步骤1进行偶联处理过程中可采用超声波辅助；通过超声波的高速震荡，使纳米陶瓷颗粒分散性更好，且对偶联处理具有促进作用。上述一种耐磨聚乳酸改性材料的制备方法，其中，步骤3中所述的电场能对基团产生极化作用，使基团带电，从而能促进纳米陶瓷颗粒的分散和键接作用，提高改性聚乳酸的耐磨性。优选的，所述的电场强度为1.2-2.5kv/m；电场强度过小，极化效果弱，对纳米陶瓷颗粒的分散效果差；电场强度过大，极化效果太强，分子间作用力太大，分子链产生定向移动，对分子链的排列和键接产生影响，可能降低耐磨聚乳酸改性材料的性能；最优选的，所述的电场强度为1.5-2.0kv/m。其中，优选的，所述的电场为电场方向不变的平行电场；电场方向不变的平行电场对极性基团的极化效果最好，基团间作用力稳定，对纳米陶瓷颗粒的分散和键接的促进作用效果最佳。上述一种耐磨聚乳酸改性材料的制备方法，其中，步骤3、4中所述的复合处理优选共混挤出工艺。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术耐磨聚乳酸改性材料针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，使纳米陶瓷颗粒与聚乳酸之间的相容性更好，在聚乳酸中的分散性更好，纳米陶瓷颗粒对聚乳酸的耐磨性增强作用更好。2、本专利技术耐磨聚乳酸改性材料通过控制聚乳酸和聚四氟乙烯的聚合度来使改性后的聚乳酸改性材料在耐磨性与加工性之间达到最佳平衡关系，使得到的聚乳酸改性材料在具有优异的耐磨性的条件下，也具有优异的加工性。3、本专利技术耐磨聚乳酸改性材料的制备方法，利用外电场的极化作用，能促进纳米陶瓷颗粒在聚乳酸体系中的分散和键接，纳米陶瓷颗粒的耐磨增强效果更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨聚乳酸改性材料，其特征在于，包括以下重量份原材料制备得到：10‑15份的纳米陶瓷颗粒、5‑10份的改性剂、20‑30份的聚四氟乙烯、55‑75份的聚乳酸、0.3‑0.8份的偶联剂、3‑5份的交联剂；所述改性剂为正硅酸甲酯与三醋酸甘油酯组成的混合物；所述偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂，所述交联剂为甲基丙烯酸；所述聚四氟乙烯的聚合度为100‑300；所述聚乳酸聚合度为600‑1200。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨聚乳酸改性材料，其特征在于，包括以下重量份原材料制备得到：10-15份的纳米陶瓷颗粒、5-10份的改性剂、20-30份的聚四氟乙烯、55-75份的聚乳酸、0.3-0.8份的偶联剂、3-5份的交联剂；所述改性剂为正硅酸甲酯与三醋酸甘油酯组成的混合物；所述偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂，所述交联剂为甲基丙烯酸；所述聚四氟乙烯的聚合度为100-300；所述聚乳酸聚合度为600-1200。2.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述改性剂中正硅酸甲酯与三醋酸甘油酯的物质的量之比为1︰1。3.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯的聚合度为150-230。4.根据权利要求3所述的改性材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯的聚合度为200。5.根据权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒春柳，
申请(专利权)人：四川力智久创知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51