一种丙烯酸酯共聚物及其在聚乳酸3d打印材料中的应用制造技术

本发明专利技术一种丙烯酸酯共聚物及其在聚乳酸3d打印材料中的应用，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术的丙烯酸酯共聚物由式Ⅰ，式Ⅱ，式Ⅲ和式Ⅳ所示的结构单元组成，且以所述丙烯酸酯共聚物的总重量为基准，式Ⅰ所示的结构单元的含量为15

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯酸酯共聚物及其在聚乳酸3d打印材料中的应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种丙烯酸酯共聚物及其在聚乳酸3d 打印材料中的应用。

技术介绍

[0002]聚乳酸树脂(PLA)是一种可完全生物降解的新型绿色塑料，不但具有良好的生物相容性和生物可降解性，而且性能与聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等通用塑料相近，用做3d 打印材料时，由于结晶度较小、分子链中酯键键能小，容易断裂等原因，造成聚乳酸的热变形温度低、冲击强度低、韧性不好等缺陷，导致由聚乳酸打印出来的产品应用范围受到很大的限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是在于提供一种丙烯酸酯共聚物，用于解决现有技术中聚乳酸3d打印材料存在的缺陷。
[0004]本专利技术的另一个目的是在于提供一种原料来源广、操作简单、反应条件温和制备所述丙烯酸酯共聚物的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的丙烯酸酯共聚物的技术方案如下：
[0006]一种丙烯酸酯共聚物，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物由式Ⅰ，式Ⅱ，式Ⅲ和式Ⅳ所示的结构单元组成，且以所述丙烯酸酯共聚物的总重量为基准，式Ⅰ所示的结构单元的含量为10
‑
40重量％，式Ⅱ所示的结构单元的含量为15
‑
45重量％，式Ⅲ所示的结构单元的含量为5
‑
30重量％，式Ⅳ所示的结构单元的含量为15
‑
40重量％。
[0007][0008]其中，R为H，甲基，异丙基，叔丁基。<br/>[0009]优选地，以所述丙烯酸酯共聚物的总重量为基准，式Ⅰ所示的结构单元的含量为 15
‑
30重量％，式Ⅱ所示的结构单元的含量为20
‑
35重量％，式Ⅲ所示的结构单元的含量为
10
‑
25重量％，式Ⅳ所示的结构单元的含量为25
‑
35％。
[0010]优选地，所述丙烯酸酯共聚物的数均分子量为2000
‑
10000。
[0011]本专利技术的丙烯酸酯共聚物的制备方法的技术方案如下：
[0012]一种丙烯酸酯共聚物的制备方法，其特征在于，该方法包括：在引发剂存在下，将单体混合物进行聚合反应，得到丙烯酸酯共聚物；其中，所述单体混合物含有甲基丙烯酸十三烷基酯、单体A、单体B和单体C，所述单体A具有式
Ⅴ
所示结构，所述单体B 具有式
Ⅵ
所示结构，所述单体C具有式
Ⅶ
所示结构；且以所述单体混合物的总量为基准，甲基丙烯酸十三烷基酯的用量为15
‑
40重量％，所述单体A的用量为10
‑
40重量％，所述单体B的用量为15
‑
45重量％，所述单体C的用量为5
‑
30重量％。
[0013]优选地，以所述单体混合物的总量为基准，甲基丙烯酸十三烷基酯的用量为25
‑
35 重量％，所述单体A的用量为15
‑
30重量％，所述单体B的用量为20
‑
35重量％，所述单体C的用量为10
‑
25重量％。
[0014]其中，所述单体A由巴豆酸酐与氨基酸甲酯反应得到，所述单体B由巴豆酸酐与柠檬酸三丁酯反应得到，所述单体C由巴豆酸酐与环氧丙醇反应得到。
[0015][0016]其中，R为H，甲基，异丙基，叔丁基。
[0017]优选地，所述单体A由巴豆酸酐与氨基酸甲酯在35～70℃温度下反应4～8h得到。
[0018]优选地，所述单体B由巴豆酸酐与柠檬酸三丁酯在40～80℃温度下反应4～8h得到。
[0019]优选地，所述单体C由巴豆酸酐与环氧丙醇在40～60℃温度下反应5～8h得到。
[0020]优选地，所述引发剂为偶氮类、过氧类或氧化还原类引发剂，所述引发剂为单体混合物的总量的0.1
‑
7重量％，所述聚合反应的温度为45
‑
130℃，所述聚合反应的时间为 3
‑
8h。
[0021]一种包含上述丙烯酸酯共聚物的聚乳酸3d打印材料。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术通过巴豆酸酐将氨基酸酯，柠檬酸酯和环氧丙醇功能化，然后进行自由基聚合反应制备丙烯酸酯共聚物，用于增强聚乳酸性能，由于氨基酸酰胺，氨基酸酯，柠檬酸酯和环氧功能团的预交联作用及其在丙烯酸酯共聚物中的有序排列和协同增效作用，使得制备的聚乳酸3d打印材料可降解率高，机械性能优异，耐热性好，并且由于环氧功能团的后
交联作用，赋予聚乳酸3d打印材料优异的耐水性和抗老化性能。
附图说明
[0024]图1是实施例2制备的聚乳酸的1H
‑
NMR谱图。
具体实施方式
[0025]以下实施例旨在进一步说明本专利技术的内容，而不是限制本专利技术的保护范围。
[0026]实施例1
[0027](1)单体A1的制备：反应釜中加入80mol四氯化碳，60mol甘氨酸甲酯和60mol 巴豆酸酐，在35℃温度下反应8h，反应产物用水洗涤，干燥后得到单体A1。
[0028](2)单体B的制备：反应釜中加入80mol四氯化碳，60mol柠檬酸三丁酯和60mol 巴豆酸酐，在80℃温度下反应4h，反应产物用水洗涤，干燥后得到单体B。
[0029](3)单体C的制备：反应釜中加入80mol四氯化碳，60mol环氧丙醇和60mol巴豆酸酐，在40℃温度下反应8h，反应产物用水洗涤，干燥后得到单体C。
[0030](4)丙烯酸酯共聚物的制备：反应釜中加入250g单体A1，250g单体B，250g单体C，250g甲基丙烯酸十三烷基酯，600g乙酸乙酯，7g过氧化苯甲酰，通入氮气，搅拌升温至105℃，反应6h，然后减压蒸馏除去溶剂，得到丙烯酸酯共聚物P1。
[0031]通过凝胶色谱分析测试得丙烯酸酯共聚物P1的重均相对分子质量为8500g/mol。
[0032]聚乳酸3d打印材料的制备：将75g重均相对分子质量为60000g/mol的聚乳酸与25g 丙烯酸酯共聚物P1混合均匀，然后通过双螺杆挤出机挤出拉丝，得到聚乳酸3d打印线材，其中，螺杆挤出机从加料口到机头各区的料筒温度依次为：一区190℃、二区200℃、三区215℃、四区210℃。
[0033]实施例2
[0034](1)单体A2的制备：反应釜中加入80mol四氯化碳，60mol丙氨酸甲酯和60mol 巴豆酸酐，在70℃温度下反应4h，反应产物用水洗涤，干燥后得到单体A2。
[0035](2)单体B的制备：反应釜中加入80mol四氯化碳，60mol柠檬酸三丁酯和60mol 巴豆酸酐，在40℃温度下反应8h，反应产物用水洗涤，干燥后得到单体B。
[0036](3)单体C的制备：反应釜中加入80mol四氯化碳，60mol环氧丙醇和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯酸酯共聚物，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物由式Ⅰ，式Ⅱ，式Ⅲ和式Ⅳ所示的结构单元组成，且以所述丙烯酸酯共聚物的总重量为基准，式Ⅰ所示的结构单元的含量为10
‑
40重量％，式Ⅱ所示的结构单元的含量为15
‑
45重量％，式Ⅲ所示的结构单元的含量为5
‑
30重量％，式Ⅳ所示的结构单元的含量为15
‑
40重量％。其中，R为H，甲基，异丙基，叔丁基。2.根据权利要求1所述的丙烯酸酯共聚物，其特征在于，以所述丙烯酸酯共聚物的总重量为基准，式Ⅰ所示的结构单元的含量为15
‑
30重量％，式Ⅱ所示的结构单元的含量为20
‑
35重量％，式Ⅲ所示的结构单元的含量为10
‑
25重量％，式Ⅳ所示的结构单元的含量为25
‑
35％。3.根据权利要求1所述的丙烯酸酯共聚物，其特征在于，所述丙烯酸酯共聚物的数均分子量为2000
‑
50000。4.一种丙烯酸酯共聚物的制备方法，其特征在于，该方法包括：在引发剂存在下，将单体混合物进行聚合反应，得到丙烯酸酯共聚物；其中，所述单体混合物含有甲基丙烯酸十三烷基酯、单体A、单体B和单体C，所述单体A具有式
Ⅴ
所示结构，所述单体B具有式
Ⅵ
所示结构，所述单体C具有式
Ⅶ
所示结构；且以所述单体混合物的总量为基准，甲基丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClC零八F二二零一八，
申请(专利权)人：张新平，
类型：发明
国别省市：