一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料的制备方法，包括：S1)将聚乳酸成型，得到型坯；S2)将所述型坯在玻璃化温度以上进行拉伸处理，冷却固化，得到高抗冲击强度聚乳酸透明材料。与现有技术相比，本发明专利技术在玻璃化温度以上进行纯聚乳酸材料的拉伸处理，在拉伸过程中其凝聚缠结网络获得重组，分子链沿拉伸方向取向排列，体系内部形成了高度取向的纤维化微结构，使其不需要添加任何助剂就能大幅度地增强并增韧聚乳酸材料，提高了材料的刚性和强度，该方法易于操作，容易实现；同时由于没有添加任何弹性体，使得体系内部不存在相分离，进而使聚乳酸材料不仅具有透明性，而且展示了具有超高缺口抗冲击强度的数值，因此具有很好的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着石油基资源的短缺、白色塑料不可降解性污染等问题的日益严峻，开发利用生物质来源的原料，制备具有可生物降解性的聚合物材料则受到人们的重视和广泛关注。同时，由于材料科学的进步发展，现有功能性材料已不能满足人类的实际需求。因此，研究开发高性能化的具有可降解性并且综合性能也优异的特种聚合物材料并扩展其应用领域是目前的主要发展趋势。聚乳酸是一种环境友好型的生物质来源的塑料，具有优良的生物相容性、可加工性和可降解性等优势，有“绿色塑料”的美誉，近年来对其研究得到了越来越多的关注。然而，纯聚乳酸材料仍存在着脆性大和耐热性差的关键技术瓶颈问题，这就严重限制了纯聚乳酸材料在各个领域的广泛应用。因此，对聚乳酸材料的改性研究也日趋成为学科和应用研究热点，尤其是对其进行的增韧改性研究更是广泛开展着。目前来看，国内外对聚乳酸的改性研究主要可以分为两大类别：第一类是通过化学法改性，即从分子链结构上进行改性，通过共聚、接枝、交联等方法改变聚乳酸的分子链结构。有文献报道了合成的聚乳酸-聚己内酯-聚乳酸多嵌段共聚物，其极限断裂强度为32MPa，杨氏模量低至30MPa，断裂伸长率远高于600％(CohnD,SalomonAH.DesigningbiodegradablemultiblockPCL/PLAthermoplasticelastomers.Biomaterials,26(15),2297-2305(2005))，但是该方法制备的是弹性体软材料；最近有文献报道合成了两类含聚乳酸的三嵌段共聚物，分别为聚乳酸-聚丙烯戊二酸-聚乳酸和聚乳酸-聚戊二酸庚二酸-聚乳酸共聚物，其中这两类聚乳酸改性材料中最具塑性样品的拉伸屈服强度和断裂伸长率各自分别为26.8MPa和141％以及30.6MPa和379％(WeiZY,etal.ABAtriblockcopolyesterscomposedofpoly(L-lactide)Ahardblocks:AcomparativestudyofamorphousandcrystallinealiphaticpolyestersasBsoftblocks.PolymerTesting83，106348(2020))，但是该方法制备的仍然是以塑性为主的弹性体材料，不具备抗冲击性能测试的必要性。第二类是通过物理法改性，即从物质组成上进行配方式的改性，通过增塑、共混或复合等方法在聚乳酸中加入小分子增塑剂、增韧剂或纳米粒子等其他材料，来有效地提高聚乳酸的抗冲击性能。公开号为CN108659491的中国专利公开了聚乳酸和平均粒径小于50μm的粒子熔融共混模压成型，并单向热拉伸制备出高强度、高模量、高韧性的聚乳酸复合材料，其断裂伸长率可达163％左右，同时材料具有较高的拉伸强度和杨氏模量，但该专利中未涉及该材料的抗冲击性能，而且该复合材料并非纯聚乳酸材料；公开号为CN106977887的中国专利公开了将层状双羟基金属氧化物、ε-己内酯混合后得到反应物，开环聚合反应得到改性层状双羟基金属氧化物，将改性层状双羟基金属氧化物和聚乳酸熔融，以异氰酸酯为扩链剂制备得到增韧改性聚乳酸材料，制备的得到的增韧改性聚乳酸材料表现出较好的抗冲击性能及韧性,其缺口冲击强度为12KJ/m2，断裂伸长率为89％，拉伸强度为52MPa，同样该专利中未涉及该材料的抗冲击性能，而且该复合材料并非纯聚乳酸材料。还有文献报道了通过在聚乳酸玻璃化转变温度周围进行单轴预拉伸，获得了力学性能，特别是韧性提高的聚乳酸板材，最具塑性样品的拉伸屈服强度和断裂伸长率各自分别为63.6MPa和152％，但是该文献未见抗冲击性能测试的报道(ChenYJ,etal.Disentanglementinducedbyuniaxialpre-stretchingasakeyfactorfortougheningpoly(L-lacticacid)sheets.Polymer140,47-55(2018))。也有文献报道了通过在玻璃化温度以上进行过冷熔体拉伸方式来增韧聚乳酸片材，最具塑性样品的杨氏模量和断裂伸长率可分别提高到2.2GPa和315％，但该文献未见抗冲击测试性能的报道(RazaviM.,&WangS.Q.Whyiscrystallinepoly(lacticacid)brittleatroomtemperature？Macromolecules,52(14),5429-5441(2019))。上述方法虽然都能在一定的程度上改善聚乳酸的抗冲击性能，但是相对而言，化学法的工艺复杂，对设备要求较高，所用溶剂也容易污染环境，且不适合于工业化生产；而物理改性法简便、经济有效，适合大规模工业化生产，是聚乳酸改性应用的具有优势的方法，但其抗冲击性能仍有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料及其制备方法。本专利技术提供了一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料的制备方法，包括：S1)将聚乳酸成型，得到型坯；S2)将所述型坯在玻璃化温度以上进行拉伸处理，冷却固化，得到高抗冲击强度聚乳酸透明材料。优选的，所述步骤S1)中聚乳酸干燥后再成型。优选的，所述干燥的温度为20℃～90℃；所述干燥的时间为1～72h。优选的，所述成型的方法为注塑成型或模压成型；所述模压成型的温度为160℃～250℃；所述模压成型的压力为2～12MPa；模压成型的时间为1～300min；所述冷却固化的温度为0℃～40℃。优选的，所述步骤S2)中拉伸处理的温度为55℃～100℃；所述拉伸处理的应变为5％～1200％。优选的，所述步骤S2)中拉伸处理的温度为60℃～70℃；所述拉伸处理的应变为300％～700％。优选的，所述步骤S2)中拉伸处理的拉伸速率为0.5～1000mm/min。优选的，所述步骤S2)中拉伸处理的拉伸速率为1～50mm/min。本专利技术还提供了上述方法所制备的高抗冲击强度聚乳酸透明材料。优选的，所述高抗冲击强度聚乳酸透明材料的抗冲击强度为127～231KJ/m2。本专利技术提供了一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料的制备方法，包括：S1)将聚乳酸成型，得到型坯；S2)将所述型坯在玻璃化温度以上进行拉伸处理，冷却固化，得到高抗冲击强度聚乳酸透明材料。与现有技术相比，本专利技术在玻璃化温度以上进行纯聚乳酸材料的拉伸处理，在拉伸过程中其凝聚缠结网络获得重组，分子链沿拉伸方向取向排列，体系内部形成了高度取向的纤维化微结构，使其不需要添加任何助剂就能大幅度地增强并增韧聚乳酸材料，提高了材料的刚性和强度，该方法易于操作，容易实现；同时由于没有添加任何弹性体，使得体系内部不存在相分离，进而使聚乳酸材料不仅具有透明性，而且展示了具有超高缺口抗冲击强度的数值，因此具有很好的发展前景。实验表明，经过在玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料的制备方法，其特征在于，包括：/nS1)将聚乳酸成型，得到型坯；/nS2)将所述型坯在玻璃化温度以上进行拉伸处理，冷却固化，得到高抗冲击强度聚乳酸透明材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高抗冲击强度聚乳酸透明材料的制备方法，其特征在于，包括：
S1)将聚乳酸成型，得到型坯；
S2)将所述型坯在玻璃化温度以上进行拉伸处理，冷却固化，得到高抗冲击强度聚乳酸透明材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1)中聚乳酸干燥后再成型。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为20℃～90℃；所述干燥的时间为1～72h。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述成型的方法为注塑成型或模压成型；所述模压成型的温度为160℃～250℃；所述模压成型的压力为2～12MPa；模压成型的时间为1～300min；所述冷却固化的温度为0℃～40℃。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，王佳，张娟，王学会，李昆，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34