兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。该制备方法先制备两种规格的改性二维纳米材料MXene，然后制备无机核‑有机壳结构丙烯酸杂化聚合物抗冲增韧中间体；抗冲增韧中间体是包括短片二维无机纳米材料MXene和增加界面相容性的外层功能单体的改性核壳丙烯酸抗冲击增韧剂；再制备包覆相杂化无机物复合强韧改性剂，复合强韧改性剂是外包覆有增韧中间体的长片二维纳米材料MXene的杂化增强剂。将聚乳酸基体树脂和复合强韧改性剂熔融共混挤出得到具有明显抗拉伸和抗冲击效果的聚乳酸复合材料。所得拉伸强度是空白聚乳酸的112％，冲击韧性提高10倍。

【技术实现步骤摘要】
兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种聚乳酸材料，特别是涉及一种兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。
技术介绍
聚乳酸是一种由生物原材料乳酸所得的聚合物，由于其良好的物理机械性质，可生物降解性和生物相容性便得到了研究人员的密切关注，可为石油基聚合物过渡到绿色环保非石油基聚合物做出替代性尝试。其作为绿色环保可降解的塑料制品具有广泛的应用，目前主要用于食品包装，非织造服装、日常环保塑料、纸制品、建筑、农林业、和医疗卫生等领域，但是又由于其质脆和抗冲击韧性低的缺点，应用范围被限制。将增韧剂和聚乳酸进行共混增韧改性是业内最经济简单的方法。可选择弹性体对聚乳酸增韧，其增韧的效果明显受增韧剂的种类，形状结构，尺寸，与聚乳酸的界面相容性以及在聚乳酸体相内的分散性等参数的影响。核壳结构丙烯酸增韧剂的核层能提供韧性效能，耗散冲击能量，提高整体冲击韧性。壳层能保持核层相对完整，降低泄露的可能，同时使得核壳粒子相对独立，不粘连，利于提高分散性和提供一定的强度。中国专利技术专利申请CN108424本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：/n1)制备两种规格的改性二维纳米材料MXene/n将氢氟酸和MAX相置于塑料反应器内38～42℃下磁力搅拌反应36～60h，再通过稀盐酸和去离子水依次离心洗涤至pH为6～6.5，加入甲基丙烯酸，于室温搅拌混合3～5h，进行插层处理；补充去离子水后通过超声剥离，离心提取液相，得到甲基丙烯酸改性处理的长片MXene；/n取1/5～1/4溶液体积的长片MXene，加入乳化剂，置于超声波粉碎机进行粉碎与超声聚合40～50min，得到短片MXene-甲基丙烯酸复合包覆体，称为改性短片MXene；/n2)制备无机核-有机壳结...

【技术特征摘要】
1.一种兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备两种规格的改性二维纳米材料MXene
将氢氟酸和MAX相置于塑料反应器内38～42℃下磁力搅拌反应36～60h，再通过稀盐酸和去离子水依次离心洗涤至pH为6～6.5，加入甲基丙烯酸，于室温搅拌混合3～5h，进行插层处理；补充去离子水后通过超声剥离，离心提取液相，得到甲基丙烯酸改性处理的长片MXene；
取1/5～1/4溶液体积的长片MXene，加入乳化剂，置于超声波粉碎机进行粉碎与超声聚合40～50min，得到短片MXene-甲基丙烯酸复合包覆体，称为改性短片MXene；
2)制备无机核-有机壳结构丙烯酸杂化聚合物抗冲增韧中间体乳液
将水、乳化剂、缓冲剂和所述改性短片MXene加入到反应器中，于75～80℃下搅拌混合后，加入占引发剂质量1/2～3/5的引发剂，丙烯酸丁酯和丙烯酸交联剂混合单体，制备核层杂化聚丙烯酸丁酯乳液；保温30～50min，加入占引发剂质量1/5～1/4的引发剂和占甲基丙烯酸甲酯体积2/3～3/4的甲基丙烯酸甲酯单体，加入占引发剂质量1/5～1/4的引发剂、占甲基丙烯酸甲酯体积1/4～1/3的甲基丙烯酸甲酯和由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油醚、甲基丙烯酸羟丙酯组成的功能单体，升温至85～87℃保温30～40min，得到仍有部分反应活性的无机核-有机壳结构丙烯酸杂化聚合物抗冲增韧中间体乳液，作为备用乳液；
3)制备包覆相杂化无机物复合强韧改性剂
将甲基丙烯酸改性处理的长片MXene滴入备用乳液中，搅拌，85～90℃保温10～20min，冷冻干燥后，得到包覆相杂化无机物复合强韧改性剂；
4)将聚乳酸和包覆相杂化无机物复合强韧改性剂进行双螺杆挤出造粒，得到所述兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合物，以质量份数计，所述的聚乳酸为70～94份；复合强韧改性剂6～30份。


2.根据权利要求1所述的兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，每25～30ml氢氟酸，甲基丙烯酸和MAX用量为2～3g和1～1.2g；所述的MAX相为300～400目的Ti3AlC2或V4AlC3；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和OP-10的一种或多种，用量为甲基丙烯酸和MAX总质量的0.2～0.5wt％；氢氟酸为氢氟酸水溶液，氢氟酸水溶液浓度为9～12mol/L。


3.根据权利要求1所述的兼具抗拉伸和抗冲击性能聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述超声剥离的时间为1～1.5h，超声功率为80～100W，超声剥离的水浴温度为0～10℃；所述超声波粉碎机功率为500～800W，超声的水浴温度为40～70℃；离心洗涤的离心转数为8000～10000rpm，离心洗涤的时间为5～7min；离心提取液相的离心转数为3000～4000rpm，离心提取液相的时间为60min；所述的长片MXene的长度为0.5～20μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心亚，董德轩，盛鑫鑫，黄浩炜，卢翔，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44