一种高抗冲聚乳酸/液体橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高抗冲聚乳酸/液体橡胶复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。所述复合材料由聚乳酸和含端羟基的聚丁二烯液体橡胶通过熔融共混制得，其中液体橡胶占共混物质量分数的1～10％，液体橡胶的数均分子量为3～4千，羟基值含量为0.4～0.8mmol/g，黏度为3～10Pa

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲聚乳酸/液体橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高抗冲聚乳酸/液体橡胶复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。

技术介绍

[0002]生物基塑料聚乳酸(PLA)具有高强度、高模量和废弃后良好的堆肥降解性，有望取代部分传统的石油基塑料。然而，PLA固有的脆性显著阻碍了其注塑制品的推广应用。因此，提高PLA的柔韧性有望将其推广用于注塑制品领域及工程塑料领域。
[0003]PLA的增韧方法通常有两种：物理增韧改性和化学增韧改性。其中将PLA与小分子增塑剂或柔性聚合物物理共混是一种操作简单、成本较低的改性方法。增塑剂的加入虽然可以显著提高PLA的塑性，但同时PLA的强度却大幅下降，且由于增塑剂小分子易从本体向表面迁移，这会使产品在储存或使用过程中变脆及失去透明性(Polym Eng Sci,1999.39:1303
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1310)。通过添加柔性聚合物来增加PLA韧性的方法也较常见。中国专利CN 201811568603.6和CN 201911420696.2分别通过向PLA中添加聚己二酸
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对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯来提高PLA的韧性，但高分子材料之间的相容性太差，需要添加相容剂来提高其与聚乳酸的相容性。此外，将PLA与橡胶或弹性体共混是增韧改性PLA的有效方法之一。如将PLA与乙烯
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丙烯酸甲酯
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甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(Polym Plast Technol Eng,2019,58:1399
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1422)，杜仲胶(J Appl Polym Sci,2018,135:46017)，天然橡胶(ACS Sustain Chem Eng,2018,6:6488
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6496)等弹性体进行共混增韧，可显著提高PLA的柔韧性。采用弹性体增韧改性聚乳酸时，弹性体的分子量及所含官能团是决定改性成功与否的关键因素，如果弹性体的分子量太大，会造成两相分离，如果弹性体分子量太小，则会造成弹性体小分子迁移。此外，如果弹性体端基或侧基所含的官能团能与聚乳酸的分子链发生分子间相互作用，则可显著改善聚乳酸的韧性。
[0004]因此，选用一种合适的弹性体来增韧改性聚乳酸，同时能够平衡聚乳酸/弹性体复合材料的韧性、强度、两相的相容性及弹性体分子的迁移性是解决采用弹性体增韧聚乳酸的关键问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术采用端羟基聚丁二烯液体橡胶(HTPB)对PLA进行增韧改性，该方法简单实用，原料易得且能够增韧PLA又不过分损失PLA的刚度。端羟基聚丁二烯液体橡胶是一种液体遥爪型聚合物，为一种新型的液体橡胶，具有透明度好，黏度低，耐老化及低温性能和加工性能好等优点。目前，在国内外少见有用端羟基聚丁二烯液体橡胶对PLA进行增韧改性的报道。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]该专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种高抗冲击高韧性的聚乳酸复合材料，所述复合材料由PLA和HTPB熔融共混制得，HTPB占共混物质量分数的1～10％。所述的液体
橡胶为端羟基聚丁二烯液体橡胶，其结构如下：
[0008][0009]其中HTPB的数均分子量为3～4千，端羟基值含量为0.4～0.8mmol/g，黏度为3～10Pa
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S。
[0010]进一步，HTPB占共混物的质量分数优选为5％。
[0011]进一步优选，所述HTPB的端羟基含量为0.5～0.6mmol/g。
[0012]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述高抗冲击高韧性聚乳酸复合材料的制备方法，所述制备方法为：将聚乳酸在180℃，60rpm转矩流变仪中密炼3min，接着将预先称好的液体橡胶注入密炼机中，继续和聚乳酸熔融共混4min，冷却后用破碎机切成粒料。
[0013]本专利技术的优点是：具有制备过程简单，原料易得，无需其他的添加剂，制备成本低等优点。有效提高了聚乳酸的抗冲击强度和断裂伸长率，冲击强度由纯聚乳酸的16KJ/m2提高至58KJ/m2，断裂伸长率由纯聚乳酸的6.7％提高至104.4％。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1～5及对比例1中样品冲击断面的扫描电镜图。
[0015]图2为本专利技术实施例3拉伸前，拉伸中，拉伸后的实物图。
具体实施方式
[0016]下面将结合具体实施例和对比例对本专利技术作进一步说明和阐述。下列的实施例仅用于说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不局限于此。
[0017]其中，本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
[0018]对比例1
[0019]将180g预先干燥过的纯PLA原料加入密炼机中，在180～200℃、60～80rpm的加工条件下进行熔融，冷却后破碎为适合注塑的PLA颗粒。
[0020]将制备的纯PLA对比样，在室温条件下，按照GB/T 1040.2
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2206和GB/T 1043
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2018进行拉伸性能和冲击强度测试。纯PLA的拉伸强度为74.11MPa，弹性模量为3.67GPa，断裂伸长率为6.78％，无缺口抗冲击强度为16.73kJ/m2。
[0021]在扫面电子显微镜下观察样品冲击断面的形貌。
[0022]实施例1
[0023]将178.2g预先干燥过的PLA原料加入密炼机中，在180～200℃、60～80rpm的加工条件下进行熔融共混3min，然后将1.8g(占共混物质量的1％)的端羟基聚丁二烯液体橡胶(羟基值0.5～0.6mmol/g，黏度＝8.5Pa
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S)加入密炼机中和PLA继续熔融共混4min，冷却后破碎为适合注塑的粒料。
[0024]将制备获得的聚乳酸/液体橡胶复合材料，在室温条件下，按照GB/T 1040.2
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2206和GB/T 1043
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2018进行拉伸性能和冲击强度测试。实施例1的拉伸强度为68.19MPa与对比例1相比降低了7.99％；弹性模量为3.02GPa与对比例1相比降低了17.72％；断裂伸长率为53.85％与对比例1相比提高了694.25％；无缺口抗冲击强度为34.13kJ/m2与对比例1相比提高了104％。
[0025]在扫面电子显微镜下观察样品冲击断面的形貌。
[0026]实施例2
[0027]将174.6g预先干燥过的PLA原料加入密炼机中，在180～200℃、60～80rpm的加工条件下进行熔融共混3min，然后将5.4g(占共混物质量的3％)的端羟基聚丁二烯液体橡胶(羟基值0.5～0.6mmol/g，黏度＝8.5Pa
·
S)加入密炼机中和PLA继续熔融共混4min，冷却后破碎为适合注塑的粒料。
[0028]将制备获得的聚乳酸/液体橡胶复合材料，在室温条件下，按照GB/T 1040.2
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2206和GB/T 1043<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗冲聚乳酸/液体橡胶复合材料，其特征在于，其配方的组成成分为：聚乳酸的质量分数为90～99％，液体橡胶的质量分数为1～10％；所述的聚乳酸数均分子量为7～20万；所述的液体橡胶为端羟基聚丁二烯液体橡胶，其结构如下：式中，液体橡胶的数均分子量为3～4千，端羟基值含量为0.4～0.8mmol/g，黏度为3～10Pa
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S。2.按照权利要求1所述的一种高抗冲聚乳酸/液体橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括：按配比将预先干燥的聚乳酸加入到密炼机中，在180～200℃，60～80rpm的条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彩丽，唐多，翁云宣，杨洋，黄志刚，彭飞，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：