本发明专利技术公开了PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法，将PLA树脂、PPC树脂和HBP衍生物混合，进行熔融共混，然后冷却至室温，即得到PLA/PPC/HBP衍生物共混物；所述HBP衍生物的化学结构式如式(Ⅰ)所示。本发明专利技术采用熔融共混法制备了PLA/PPC/HBP衍生物共混物，该共混物的断裂伸长率得到了提高。当HBP衍生物的加入量为2.0wt.％时，与纯PLA/PPC树脂相比，PLA/PPC/HBP衍生物共混物在保持拉伸强度基本不变的情况下，断裂伸长率提高367％；PLA与PPC的ΔTg由18.9℃减小到15.69℃。
PLA/PPC/HBP derivative blend and preparation method thereof
The invention discloses a PLA/PPC/HBP derivative blend and a preparation method thereof. The PLA resin, PPC resin and HBP derivative are mixed for melt blending, and then cooled to room temperature to obtain a PLA/PPC/HBP derivative blend. The chemical structure formula of the HBP derivative is shown in formula (I). The invention adopts melt blending method to prepare PLA / PPC / HBP derivative blend, and the breaking elongation of the blend is improved. The elongation at break of PLA/PPC/HBP derivatives blends increased by 367% and the Tg of PLA and PPC decreased from 18.9 C to 15.69 C when the addition of HBP derivatives was 2.0wt%.
【技术实现步骤摘要】
一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料领域，特别是指一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法。
技术介绍
随着全球石油资源的日益减少，石油化工生产中排放的温室气体使得温室效应愈发严重，同时，大量废弃塑料造成的“白色污染”对土壤、水源以及空气造成了很大影响，使得近年来环境友好型材料的开发利用得到广泛的重视。聚乳酸(PLA)可由非粮玉米等生物材料发酵生产，不依赖于有限的石油资源，同时其具有的生物降解性使得废弃后对环境的污染大大减小。在材料性能方面，PLA拉伸强度高，但是韧性极差，限制了其成型加工后的应用。二氧化碳-环氧丙烷共聚物(PPC)是一种可降解高分子材料，其合成过程中消耗CO2，有效抑制温室效应，近年来也被广泛研究。PPC的拉伸强度低，但是其韧性极好。本实验通过PLA与PPC共混的方法，借助PPC来改善PLA的韧性。但是由于PLA与PPC极性相差较大，二者部分相融，使得共混后改性效果不明显。超支化聚合物(HBP)作为近年来新发展起来的一种新型聚合物，与线性聚合物相比，具有很多独特的优势，例如：三维类球形结构、大量活性末端基团、内部具有空腔、支化点多和分子链不易缠结等特点。本实验采用硬脂酸改性超支化聚酯，使其末端基团带有较长支链。然后使用长支链超支化聚酯(HBP衍生物)改性PLA/PPC共混物。希望通过长支链型HBP衍生物的三维立体结构、高反应活性和末端的长支链改善PLA与PPC的相容性，同时提高共混物的力学性能，进而扩大其应用以代替石油基材料，将显著减少对石油资源的依赖并减少白色污染，有利于可持续发展。专利
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出PLA/PPC/HBP衍生物共混物及其制备方法，采用本专利技术的制备方法制备得到的PLA/PPC/HBP衍生物共混物的冲击强度和断裂伸长率均得到了提高。基于上述目的，本专利技术提供的一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，将PLA树脂、PPC树脂和HBP衍生物混合，进行熔融共混，然后冷却至室温，即得到PLA/PPC/HBP衍生物共混物；所述HBP衍生物的化学结构式如式(Ⅰ)所示：其中，R1为：在本专利技术的一些实施例中，所述HBP衍生物采用以下方法制备得到：2,2-二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷在催化剂的作用下合成HBPE；然后采用硬脂酸对HBPE进行改性，得到HBP衍生物；所述HBPE的化学结构式如式(Ⅱ)所示：其中，在本专利技术中，以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)为原料，以对甲苯磺酸(P-TSA)为催化剂，采取熔融缩聚“一步法”合成以TMP为核的HBPE，反应示意图为：其中，R2为：在本专利技术中，采用硬脂酸对HBPE进行改性，得到了长支链型超支化聚酯(HBP衍生物)目标产物，合成反应示意图为：其中，R2为：R1为：在本专利技术的一些实施例中，所述催化剂为对甲苯磺酸，2,2-二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷的摩尔比为(18～25):1，将2,2-二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和对甲苯磺酸完全熔融后，在135～145℃下，并在氮气保护下常压反应2～3h后，减压到95～105Pa反应1.5～3h，即得HBPE。在本专利技术的一些实施例中，硬脂酸和HBPE的质量比为(1.0～1.5)：1，将HBPE完全熔融后，加入硬脂酸和对甲苯磺酸，在氮气保护下反应2～4h后，抽真空，除去反应产生的水，即得HBP衍生物。在本专利技术的一些实施例中，所述PLA树脂与PPC树脂的质量比为4:1；所述HBP衍生物为所述述PLA树脂与PPC树脂总质量的百分比为0～4％，且不为零。在本专利技术的一些实施例中，所述熔融共混的温度为140～185℃，时间为5～10min。在本专利技术的一些实施例中，在进行所述熔融共混之前还包括将PLA树脂和/或/PPC树脂干燥的步骤；所述干燥的温度为30～50℃，时间为20～25h。在本专利技术的一些实施例中，所述方法中还包括对PLA/PPC/HBP衍生物共混物破碎造粒和注射成型的步骤。本专利技术以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)为原料，以对甲苯磺酸(P-TSA)为催化剂，通过“一步法”合成以TMP为核的HBPE，然后采用硬脂酸对HBPE进行改性，得到了长支链型超支化聚酯(HBP衍生物)目标产物，最后采用熔融共混法制备了HBP衍生物改性的PLA/PPC共混体系。进一步的，本专利技术还提供了所述PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法制备得到的PLA/PPC/HBP衍生物共混物。从上面所述可以看出，本专利技术采用熔融共混法制备了PLA/PPC/HBP衍生物共混物(即长支链型超支化聚酯改性聚乳酸/二氧化碳-环氧丙烷共聚物的共混物)，该共混物的断裂伸长率得到了提高。当HBP衍生物的加入量为2.0wt.％时，与纯PLA/PPC树脂相比，PLA/PPC/HBP衍生物共混物在保持拉伸强度基本不变的情况下，断裂伸长率提高了367％。PLA与PPC的ΔTg由18.9℃减小到15.69℃，可见HBP衍生物是一种有效的PLA/PPC增韧、增容改性剂。附图说明图1为HBPE及HBP衍生物的红外光谱图；其中，1-用硬脂酸改性前的HBPE，2-用硬脂酸改性后的HBP衍生物；图2为本专利技术实施例4中PLA/PPC及PLA/PPC/HBP衍生物共混物的断裂伸长率折线图；图3为本专利技术实施例4中PLA/PPC及PLA/PPC/HBP衍生物共混物的拉伸强度曲线示意图；图4为本专利技术实施例4中PLA/PPC及PLA/PPC/HBP衍生物(1.0％)共混物的扫描电镜示意图；其中，(a)不添加HBP的PLA/PPC树脂，(b)添加1％HBP的PLA/PPC树脂；图5为本专利技术实施例4中PLA/PPC及PLA/PPC/HBP衍生物共混物的热性能曲线示意图；其中，1-PLA/PPC，2-PLA/PPC/1.0％HBP衍生物，3-2-PLA/PPC/2.0％HBP衍生物，4-PLA/PPC/4.0％HBP衍生物。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。以下实施例所涉及的主要原料为：PLA，粒料，浙江海正生物材料REVODDE110。PPC，粒料。DMPA，分析纯，天津威一化工科技有限公司；TMP，分析纯，天津博迪化工股份有限公司；对甲苯磺酸(P-TSA)，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；硬脂酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；HBP衍生物，自制。所涉及的仪器及设备为：真空干燥箱，DZG-6050，上海森信实验仪器有限公司；双螺杆挤出机，CTE-35，科倍隆科亚机械有限公司；注射成型机，TY400，杭州大禹机械有限公司；差示扫描量热仪(DSC)，Q100，美国TA仪器公司；电子万能试验机，CMT6104，深圳市新三思计量技术有限公司；SEM扫描电镜，美国ThermoElectron公司；傅里叶红外光谱仪，Nicolet8700，美国ThermoElectron公司。实施例1长支链型超支化聚酯(HBP衍生物)的合成步骤1.HBPE的合成采取熔融缩聚“一步法”合成以TMP为核的HBPE，合成的反应示意图如下所示，具体反应步骤为：向三口烧瓶中加入42.21gDMPA、2.01gTMP，和25本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，其特征在于，将PLA树脂、PPC树脂和HBP衍生物混合，进行熔融共混，然后冷却至室温，即得到PLA/PPC/HBP衍生物共混物；所述HBP衍生物的化学结构式如式(Ⅰ)所示：
【技术特征摘要】
1.一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，其特征在于，将PLA树脂、PPC树脂和HBP衍生物混合，进行熔融共混，然后冷却至室温，即得到PLA/PPC/HBP衍生物共混物；所述HBP衍生物的化学结构式如式(Ⅰ)所示：其中，R1为：2.根据权利要求1所述的PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，其特征在于，所述HBP衍生物采用以下方法制备得到：2,2-二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷在催化剂的作用下合成HBPE；然后采用硬脂酸对HBPE进行改性，得到HBP衍生物；所述HBPE的化学结构式如式(Ⅱ)所示：其中，R2为：3.根据权利要求2所述的PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为对甲苯磺酸，2,2-二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷的摩尔比为(18～25):1，将2,2-二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷和对甲苯磺酸完全熔融后，在135～145℃下，并在氮气保护下常压反应2～3h后，减压到95～105Pa反应1.5～3h，即得HBPE。4.根据权利要求2所述的PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，其特征在于，硬脂酸和HBPE的质量比为...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳玉娟，康凯尔，翁云暄，司马阳阳，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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