一种增强增韧的聚乳酸共混材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种增强增韧的聚乳酸共混材料及其制备方法，属于生物降解高分子材料技术领域。解决了现有技术中改性PLA韧性的方法，在提高PLA韧性的同时，使其强度和刚性明显降低的技术问题。本发明专利技术的增强增韧的聚乳酸共混材料，以聚乳酸和聚己内酯为原料，经过熔融共混和单向拉伸制备得到；其中，聚乳酸和聚己内酯的质量比为(60

【技术实现步骤摘要】
一种增强增韧的聚乳酸共混材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物降解高分子材料
，具体涉及一种增强增韧的聚乳酸共混材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]可降解材料是在一段时间内，在热力学和动力学意义上均可降解的材料。按降解的外因因素来分，可分为：光降解材料、生物降解材料等，影响因素主要有温度、分子量、材料结构等。随着国家环保政策的实施，可生物降解材料被列入国家发展政策之中，需求量非常巨大。
[0003]聚乳酸(PLA)又称聚丙交酯，来源于可再生植物资源，又具有优良的生物降解性、生物相容性、生物可吸收性以及易加工成型等优点，因此，被认为是石油基高分子材料的理想替代品，在生物医用领域和通用塑料领域，均展现出广阔的应用前景。然而，脆性严重、抗冲击性能差等缺点严重限制了聚乳酸的发展。
[0004]现有技术中，通常采用将增韧剂(如聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚(醚)氨基甲酸酯(PU)和聚醚
‑
b
‑
酰胺热塑性弹性体(PEBA)等)与聚乳酸进行共混的方法来改善聚乳酸的韧性。该方法制备的共混材料的断裂伸长率和冲击强度得到了显著提高。然而，增韧剂的加入使PLA韧性提高的同时，强度和刚性明显降低，降低了实际使用价值。因此，采用合理的方法在提高聚乳酸韧性的同时提高其强度和刚性显得非常重要也更有价值。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术为解决现有技术中改性PLA韧性的方法，在提高PLA韧性的同时，使其强度和刚性明显降低的技术问题，提供一种增强增韧的聚乳酸共混材料及其制备方法，在提高PLA韧性的同时提高其强度和刚性。
[0006]本专利技术实现上述目的所采取的技术方案如下。
[0007]本专利技术提供一种增强增韧的聚乳酸共混材料，以聚乳酸和聚己内酯为原料，经过熔融共混和单向拉伸制备得到；
[0008]所述聚乳酸和聚己内酯的质量比为(60
‑
95):(5
‑
40)；
[0009]所述单向拉伸的拉伸温度为55
‑
65℃。
[0010]优选的是，所述聚乳酸和聚己内酯的质量比为(70
‑
90):(10
‑
30)。
[0011]优选的是，所述单向拉伸的拉伸速率为5
‑
40mm/min。
[0012]优选的是，所述单向拉伸的拉伸倍率为0.3
‑
5.0倍，更优选的是，所述单向拉伸的拉伸倍率为0.5
‑
4.0倍。
[0013]优选的是，所述熔融共混条件为：温度170
‑
180℃，转速40
‑
60转/分，时间5
‑
8min。
[0014]本专利技术还提供上述一种增强增韧的聚乳酸共混材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一、按配比将聚乳酸与聚己内酯进行熔融共混，得到聚乳酸共混材料；
[0016]步骤二、将聚乳酸共混材料经单向拉伸，得到增强增韧的聚乳酸共混材料。
[0017]优选的是，所述步骤一中，熔融共混前，还包括将聚乳酸和聚己内酯分别置放于真空烘箱中，分别于80
‑
100℃和35℃真空干燥12
‑
24h。
[0018]优选的是，所述步骤一中，熔融共混后，还包括，将共混材料直接在室温空气状态下冷却，在平板硫化机上于175
‑
185℃，5
‑
10MPa的压力下压成片材，然后放置到冷压机上，在5
‑
10MPa下保压冷却至室温，得到聚乳酸共混材料。
[0019]更优选的是，冷却后，切割成块状。
[0020]本专利技术的原理为：一方面，聚己内酯的熔融温度和聚乳酸的玻璃化转变温度接近，在60℃左右，本专利技术拉伸温度正好选择在55
‑
65℃，这样可以在聚己内酯熔融的情况下有效的拉伸共混物，由于聚己内酯处于熔融态，分子链的活动性较好，且此时聚己内酯与聚乳酸的界面结合较好，因此在拉伸过程中两相界面不易脱粘，从而使聚己内酯随聚乳酸有效的拉伸取向，呈现纤维状，这种纤维状结构的聚己内酯与聚乳酸的接触面积更大，可以更好地阻止裂纹的蔓延，因此具有很好的增韧作用。另一方面，由于拉伸导致两组分的分子链均取向，使得共混物的拉伸强度和模量大幅增加。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术提供的增强增韧的聚乳酸共混材料，具有一定的分子取向性，具有高强度、高模量、高韧性，且具有生物降解的环保性能，使聚乳酸材料拥有更广阔的应用空间；经实验验证，本专利技术的聚乳酸共混材料的拉伸强度可高达130MPa以上，杨氏模量可达3000MPa以上，断裂伸长率可达100％以上。
[0023]本专利技术提供的增强增韧的聚乳酸共混材料仅包含聚乳酸和聚己内酯组分，没有增强剂等组分的加入，共混组分少，原材料成本较低。
[0024]本专利技术提供的增强增韧的聚乳酸共混材料的制备方法，采用熔融共混和单向拉伸的方式，单向拉伸倍率较低(0.5
‑
4.0倍)时就可以获得同时具有高强度高模量高韧性的聚乳酸共混材料，制备过程简单、清洁环保。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0026]图1为本专利技术对比例1的聚乳酸材料的扫描电镜图；
[0027]图2为本专利技术实施例2聚乳酸共混材料未拉伸的扫描电镜图；
[0028]图3为本专利技术实施例3聚乳酸共混材料未拉伸的扫描电镜图；
[0029]图4为本专利技术实施例3聚乳酸共混材料拉伸至变形倍率为2.7倍的增强增韧的聚乳酸共混材料的扫描电镜图；
[0030]图5为本专利技术实施例4聚乳酸共混材料拉伸至变形倍率为4.0倍的增强增韧的聚乳酸共混材料的扫描电镜图；
[0031]图中，拉伸方向沿水平方向。
具体实施方式
[0032]为了进一步了解本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。
[0033]本专利技术的增强增韧的聚乳酸共混材料，以聚乳酸和聚己内酯为原料，经过熔融共混和单向拉伸制备得到。
[0034]上述技术方案中，聚乳酸和聚己内酯的质量比为(60
‑
95):(5
‑
40)；优选(70
‑
90):(10
‑
30)。
[0035]上述技术方案中，熔融共混的条件为：温度170
‑
180℃，转速40
‑
60转/分，时间5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强增韧的聚乳酸共混材料，其特征在于，以聚乳酸和聚己内酯为原料，经过熔融共混和单向拉伸制备得到；所述聚乳酸和聚己内酯的质量比为(60
‑
95):(5
‑
40)；所述单向拉伸的拉伸温度为55
‑
65℃。2.根据权利要求1所述的一种增强增韧的聚乳酸共混材料，其特征在于，所述聚乳酸和聚己内酯的质量比为(70
‑
90):(10
‑
30)。3.根据权利要求1所述的一种增强增韧的聚乳酸共混材料，其特征在于，所述单向拉伸的拉伸速率为5
‑
40mm/min。4.根据权利要求1所述的一种增强增韧的聚乳酸共混材料，其特征在于，所述单向拉伸的拉伸倍率为0.3
‑
5.0倍。5.根据权利要4所述的一种增强增韧的聚乳酸共混材料，其特征在于，所述单向拉伸的拉伸倍率为0.5
‑
4.0倍。6.根据权利要求1所述的一种增强增韧的聚乳酸共混材料，其特征在于，所述熔融共混条件为：温度170
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180℃，转速40
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩立晶，张会良，赵玲，董丽松，边俊甲，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：