一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于形状记忆热塑性弹性体技术领域，特别涉及一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，以质量份数计，包括以下制备原料：橡胶40～80份，聚乳酸20～60份，大豆分离蛋白10～30份，金属盐3～10份，抗氧剂0.2～1份；所述大豆分离蛋白中蛋白质含量为65～90wt.％；所述金属盐为氯化铜、硫酸铜、氯化锌和硫酸锌中的一种或多种。在本发明专利技术中，聚乳酸具有可降解、可再生的特性，大豆分离蛋白富含氧和氮，可以和金属盐形成配位键，金属盐又与橡胶形成配位键，提高了大豆分离蛋白与橡胶基体的界面结合，并且不会牺牲聚乳酸的可降解特性。的可降解特性。的可降解特性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于形状记忆热塑性弹性体
，特别涉及一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚乳酸是一种典型的生物基可再生可降解高分子，具有良好的加工性能和较高的力学强度，然而，聚乳酸韧性差且结晶速率低，严重限制了其在汽车、建筑等领域的应用。
[0003]目前，常以软而韧的橡胶作为增韧剂，通过橡塑共混对聚乳酸进行增韧改性，以提高聚乳酸的韧性和结晶速率。其中，动态交联作为一种反应共混手段被广泛应用于橡胶增韧聚乳酸，但是传统的动态交联多采用硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系或树脂硫化体系，使橡胶相形成共价键交联网络而不溶不熔，牺牲了聚乳酸的降解性；并且当橡胶相含量高时，聚乳酸的力学强度明显下降，刚性不足。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体及其制备方法，本专利技术提供的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体具有可降解、耐冲击且力学性能高的特点，具有良好的加工性。
[0005]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，以质量份数计，包括以下制备原料：
[0007][0008]所述大豆分离蛋白中蛋白质含量为65～90wt.％；
[0009]所述金属盐为氯化铜、硫酸铜、氯化锌和硫酸锌中的一种或多种。
[0010]优选的，所述橡胶为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和丁吡橡胶中的一种或多种。
[0011]优选的，所述聚乳酸为聚L
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乳酸、聚D
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乳酸和外消旋聚乳酸中的一种或多种；所述聚乳酸的重均分子量为14万～17万。
[0012]优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂DLTDP中的一种或多种。
[0013]本专利技术还提供了上述技术方案所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将橡胶、大豆分离蛋白和金属盐混炼，得到母炼胶；
[0015]将聚乳酸与抗氧剂塑化混合，得到预混料；
[0016]将所述母炼胶和预混料混合，进行动态硫化，得到所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体。
[0017]优选的，所述混炼的温度为30～60℃，时间为10～20min。
[0018]优选的，所述塑化混合的温度为180～210℃，时间为5～10min；
[0019]所述塑化混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为50～90rpm。
[0020]优选的，所述动态硫化的温度为180～210℃，时间为5～15min。
[0021]优选的，所述动态硫化在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为 50～90rpm。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体或上述技术方案所述制备方法制备的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体在制备医用固定材料、热缩材料、包装材料或汽车保险杠材料中的应用。
[0023]本专利技术提供了一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，以质量份数计，包括以下制备原料：橡胶40～80份，聚乳酸20～60份，大豆分离蛋白 10～30份，金属盐3～10份，抗氧剂0.2～1份；所述大豆分离蛋白中蛋白质含量为65～90wt.％；所述金属盐为氯化铜、硫酸铜、氯化锌和硫酸锌中的一种或多种。在本专利技术中，聚乳酸具有可降解、可再生的特性，大豆分离蛋白无毒无污染，有利于在以金属盐为交联剂的条件下形成热可逆的配位键交联网络，并且不会牺牲聚乳酸的可降解特性；金属盐溶解于橡胶中，金属盐中的金属离子与橡胶中的孤对电子形成配位键使橡胶相交联，从而对聚乳酸起到增韧的作用；大豆分离蛋白中含有大量的含氮、含氧基团，含氮、含氧基团中的氮原子和氧原子外层的孤对电子可以与金属盐的金属离子形成配位键，同时，金属盐又与橡胶形成配位键，有利于基体与大豆分离蛋白补强剂的界面结合增强，提高了聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的力学强度。另外，不同于传统热塑性弹性体的“海
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岛”相结构，本申请提供的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体具有双连续的相结构(聚乳酸相和橡胶相)，有利于使橡胶和聚乳酸两相接触面积增大，有利于界面增容，以当受到外界冲击作用时能够更有效的实现能量传递与耗散，从而获得更高的韧性。
[0024]此外，聚乳酸具有形状记忆能力，橡胶的玻璃化转变温度均在
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20℃以下，降温至0℃的临时形状过程中，橡胶一直处于高弹态，由于发生了较大形变并且受硬质聚乳酸限制，储存了大量弹性回复力，升温至形状回复的过程中不仅聚乳酸相回复，而且含氮的橡胶相会发生快速的弹性回复，有利于聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的形状回复能力的显著提高。
[0025]实施例测试结果表明，本专利技术提供的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体冲击强度≥130.7kJ/m2，拉伸强度为16.8～26.5MPa，扯断伸长率为 149～196％，形状固定率为93～100％，形状回复率为96～99％，形状回复时间为30～40s。
[0026]本专利技术还提供了一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：将橡胶、大豆分离蛋白和金属盐混炼，得到母炼胶；将聚乳酸与抗氧剂塑化混合，得到预混料；将所述母炼胶和预混料混合，进行动态硫化，得到所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体。本专利技术通过混炼，得到金属盐和大豆分离蛋白均匀分散于橡胶的母炼胶，保证大豆分离蛋白对橡胶的良好补强作用；通过动态硫化促进橡胶、聚乳酸和大豆分离蛋白在金
属盐存在条件下形成配位交联网络，提高所得聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的力学性能。
附图说明
[0027]图1为实施例1所得聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体经二氯甲烷刻蚀后的SEM图；
[0028]图2为实施例5和对比例4～5的形状回复测试图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，以质量份数计，包括以下制备原料：
[0030][0031]所述大豆分离蛋白中蛋白质含量为65～90wt.％；
[0032]所述金属盐为氯化铜、硫酸铜、氯化锌和硫酸锌中的一种或多种。
[0033]在本专利技术中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0034]以质量份计，本专利技术所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的制备原料包括40～80份的橡胶，优选为45～75份，更优选为50～70份。在本专利技术中，所述橡胶优选为丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)和丁吡橡胶(VPR)中的一种或多种。
[0035]以橡胶的质量份为基准，本专利技术所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的制备原料包括20～60份的聚乳酸，优选为25～55份，更优选为30～50 份。在本专利技术中，所述聚乳酸优选为聚L
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，其特征在于，以质量份数计，包括以下制备原料：橡胶40～80份，聚乳酸20～60份，大豆分离蛋白10～30份，金属盐3～10份，抗氧剂0.2～1份；所述大豆分离蛋白中蛋白质含量为65～90wt.％；所述金属盐为氯化铜、硫酸铜、氯化锌和硫酸锌中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，其特征在于，所述橡胶为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和丁吡橡胶中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，其特征在于，所述聚乳酸为聚L
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乳酸、聚D
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乳酸和外消旋聚乳酸中的一种或多种；所述聚乳酸的重均分子量为14万～17万。4.根据权利要求1所述的聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂DLTDP中的一种或多种。5.权利要求1～4任一项所述聚乳酸生物基形状记忆热塑性弹性体的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴先强，王彦，张展程，王廷梅，王齐华，
申请(专利权)人：青岛市资源化学与新材料研究中心，
类型：发明
国别省市：