一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸30~70份、聚甲基丙烯酸甲酯30~70份和聚乙烯基甲基醚5~25份。本发明专利技术通过向PLLA/PMMA共混物中添加PVME，使共混组分变得微细，提高了共混组分的分散均匀性，从而降低了共混组分从相分离转变为均相结构的温度，还会促进体系的结晶速率和提高结晶组分的结晶度，从而解决了PLLA/PMMA共混体系存在的缺陷。本发明专利技术制备方法简单易控，原料简单易得，无助剂添加，生产成本低、污染少，可实现大规模工业化生产，同时也为聚合物共混提供了新的思路，具有一定的理论研究指导意义。

A composite material for improving PLLA / PMMA compatibility and crystallinity and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚合物共混改性
，具体涉及一种利用PVME改性剂来促进PLLA/PMMA共混材料相容性与结晶性的材料制备方法。
技术介绍
PLA（聚乳酸）具有良好的机械性能、来源广泛、无毒无害、可降解等优点，在生物医药、包装、纤维，电子行业等领域具有重要应用。但是其分子极性较大、分子量分布较窄、加工性能差、熔体强度低等劣势在一定程度上限制了聚乳酸的发展与应用。PMMA是一种石油基不可降解高分子材料，但它却能循环使用，有利于环保与可持续发展。PMMA具有较高的玻璃化转变温度和透明度，将PMMA与PLLA进行共混改性后可有效提高聚乳酸的耐热性及透明性，这对于拓宽生物基聚乳酸材料的工业应用领域具有重要意义。但是，PMMA与PLLA共混物后的相容性较差，导致其容易发生相分离。此外，由于PMMA的玻璃化转变温度较高，分子链运动较慢，可限制PLLA的分子链运动，导致其结晶性能下降，因此在一般的成型加工过程中难以制备高分子量的结晶复合材料。针对PLLA/PMMA共混物材料的相容性与结晶度，国内外的研究者们开展了一系列研究工作，如Lin等人在mPOE反应性增容聚乳酸与聚甲基丙烯酸甲酯共混性能研究中发现，当对不同共混比例PMMA/PLA样品进行SEM分析时，可观察到断面中的“空穴”结构。“空穴”结构说明两者原料间表面张力大，相容性差，其黏结力弱。PLA含量为40%的PLA/PMMA共混物断面图中，可看到该断面所呈现“空穴”结构数量多，没有出现明显交联状结构。当PLA含量增加至50%时，断面中的“空穴”虽然减少，但依然存在许多颗粒状微观粒子，分散性差，说明该复合材料的相容性并不理想。Eguiburu等人研究了结晶型聚乳酸(PLLA)与PMMA共混后的共混物，由DSC实验结果得出，共混体系具有两个相互靠近的玻璃化转变温度，从而得出PLLA/PMMA是部分相容的共混体系。Li等人研究发现，在DSC第一次升温曲线中，PMMA的引入可以消除PLLA的结晶峰。说明在升温过程中，PLLA结晶被无定型的PMMA所限制，从而使得PLLA来不及结晶。Zhang指出只有当PLLA/PMMA共混物中PLLA的含量高于90%的时候，才有可能在第二次DSC升温曲线中观察到PLLA晶体的结晶和融化。Fan在研究PLLA/PMMA共混材料的结晶性能时发现，当PMMA含量较少时，共混材料的Avrami指数n介于3~4之间，说明PMMA的加入并未改变PLLA的成核机理与晶体生长方式。而当PMMA含量较高时，共混材料的Avrami指数n>4，其原因是PMMA对PLLA成核速率的影响大于对晶体生长速率的影响，当PMMA含量较高时，共混材料的结晶诱导时间长，造成Avrami指数偏大。PMMA与PLA材料共混时，虽然可以得到性能优异的复合材料，但共混时仍存在材料间相容性较差，结晶性较低等问题。所以仍需寻找到促进聚乳酸与PMMA共混体系相容性以及结晶性的方法。以往有关PLLA/PMMA共混体系的研究，主要是研究二者共混体系中时的相行为。研究发现，PLLA/PMMA共混时存在UCST行为。当共混体系加热到一定温度时，共混体系会从相分离结构转变为均相结构。由于PMMA是非晶性聚合物且玻璃化温度较高，与PLLA共混时，还会明显抑制共混体系中PLLA的结晶。因此PLLA/PMMA共混体系的相容性和结晶性是亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料及其制备方法，解决现有PLLA/PMMA共混物存在相容性较差、结晶速度慢和结晶度不高的问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸（PLLA）30~70份、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）30~70份和聚乙烯基甲基醚（PVME）5~25份。PLLA和PMMA按照一定的比例共混时，共混物体系在室温下均为相分离结构。将共混物体系加热到某一特定温度时，共混体系会发生从相分离结构到均相结构的转变。PMMA的玻璃化转变温度约为114℃，PLLA的玻璃化转变温度约为65℃，在二者的相容体系中，当温度降至PLLA的结晶温度开始等温结晶时，非晶组分PMMA的存在提高了共混物的玻璃化转变温度，使链段的移动能力变得缓慢，从而降低了共混物中晶相的生长动力。聚乙烯基甲基醚（PVME）是非晶性聚合物，其玻璃化温度为-20℃,PVME的加入可以使PLLA/PMMA分子间的作用力增强，提高共混组分的分散均匀性，从而降低了共混组分从相分离转变为均相结构的温度；又因为PVME拥有较低的玻璃化转变温度，其存在降低了共混物的玻璃化转变温度，在晶相的结晶过程中还可以充当成核剂，从而加快晶相的结晶速率。PVME本身具有一定的黏度，其加入还可以增加共混体系的储能模量，从而对共混体系的机械性能也有一定程度的改善。作为优选，一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸（PLLA）40~60份、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）40~60份和聚乙烯基甲基醚（PVME）5~25份。由于PMMA玻璃化温度较高，因此若添加量过多，与PLLA共混时会抑制共混体系中结晶组分的结晶以及导致共混体系的相容性变差。反之，如若PMMA的添加量过少，则不能起到对PLLA材料耐高温性能的提升。PVME的添加量过少，则不能促进和提高共混体系的相容性与结晶性；PVME添加过多时，尽管对共混体系的相容性与结晶性有明显的促进和提高，但由于PVME自身的玻璃化温度较低且具有一定的黏度，高温时PVME易降解，从而导致共混物发黄。作为优选，所述左旋聚乳酸的分子量范围为104~105g/mol。作为优选，所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量范围为103~104g/mol。作为优选，所述聚乙烯基甲基醚的分子量范围为104~105g/mol。分子量过小或过大会引起材料物理参数的改变，如玻璃化转变温度、熔点等参数，从而会改变二者之间的相容性与结晶性。上述提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料的制备方法，包括以下步骤：1）准确称取左旋聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯基甲基醚并加入到装有氯仿的容器中搅拌均匀，得到混合溶液；2）将步骤1）得到的混合溶液旋涂到石英基板上，然后将旋涂得到的薄膜放置在通风处自然挥发24h以上，再将自然挥发后的薄膜放入真空烘箱在室温下抽真空至少24h，即得到所述复合材料。作为优选的，所述旋涂速度为500r/min~2000r/min，旋涂时间为20s~40s。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术改性的PLLA/PMMA复合材料中，采用PVME作为改性剂，使得共混体系中分子间的作用力增强，共混组分间的尺寸变小，共混组分散均匀性提高，可有效降低共混体系UCST行为的温度。PVME降低共混体系玻璃化转变温度的同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸30~70份、聚甲基丙烯酸甲酯30~70份和聚乙烯基甲基醚5~25份。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸30~70份、聚甲基丙烯酸甲酯30~70份和聚乙烯基甲基醚5~25份。


2.根据权利要求1所述提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：左旋聚乳酸40~60份、聚甲基丙烯酸甲酯40~60份和聚乙烯基甲基醚5~25份。


3.根据权利要求1所述提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，其特征在于，所述左旋聚乳酸的分子量范围为104~105g/mol。


4.根据权利要求1所述提高PLLA/PMMA相容性及结晶度的复合材料，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量范围为103~104g/mol。


5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏天，陈翔，陈文强，李又兵，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50