一种可降解材料组合物及加工方法技术

本发明专利技术提供一种可降解材料组合物及加工方法，涉及可降解材料技术领域。本发明专利技术的可降解材料组合物包含以下各原料组分，聚乳酸、环氧大豆油和氨基化笼型聚倍半硅氧烷，还可以包括环氧基聚醚，其中氨基化聚倍半硅氧烷与环氧大豆油，或者还有环氧基聚醚，形成轻微的交联结构，因此，整个可降解材料组合物形成类似半互穿聚合物网络结构的结构，相比单独使用环氧大豆油、笼型聚倍半硅氧烷或聚醚作为增韧剂，具有更高的机械性能、耐热性，而且仍然维持了聚乳酸良好的降解性能。聚乳酸良好的降解性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解材料组合物及加工方法


[0001]本专利技术属于可降解材料
，涉及一种可降解材料组合物及加工方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸PLA是一种可完全生物降解的材料，但其质脆、不易加工，加工出的产品也呈现质脆的特点，严重影响了实际的应用。对聚乳酸增韧是一个提高其加工性和实用性的有效方法，已经有众多的研究。但常规的增韧剂会导致聚乳酸的部分力学性能变差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可降解材料组合物，通过增韧剂对聚乳酸进行增韧，增强了聚乳酸的力学性能。
[0004]本专利技术还提供一种可降解材料组合物的加工方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种可降解材料组合物，包含聚乳酸、环氧大豆油和氨基化笼型聚倍半硅氧烷(氨基化POSS)。
[0007]本专利技术中，所述环氧大豆油的重量是所述聚乳酸重量的10
‑
30％。
[0008]本专利技术中，所述环氧大豆油中环氧基团摩尔数与所述氨基化POSS中伯氨基和仲氨基摩尔数和的比例为1:(0.001
‑
0.1)。
[0009]本专利技术中，可降解材料组合物还包含抗氧化剂、加工助剂、颜料和填料中的至少一种。
[0010]本专利技术中，可降解材料组合物还包含环氧基聚醚。
[0011]本专利技术中，所述环氧基聚醚与环氧大豆油的重量比为(0.05
‑
0.3):1。
[0012]本专利技术中，所述氨基化POSS的结构通式为R
1a
R
2b
(SiO
1.5
)
n
，其中R1选自C1
‑
C6的烷基或取代烷基，R2为含伯氨基有机基团，0≤a≤6，a+b＝n，n＝6、8、10或12。
[0013]本专利技术中，所述R2选自3
‑
氨基丙基或N
‑
β
‑
氨乙基
‑
γ
‑
氨丙基。
[0014]本专利技术中，所述0≤a≤5，n＝8。
[0015]本专利技术中，所述环氧大豆油中环氧基团摩尔数与所述氨基化POSS中伯氨基和仲氨基摩尔数和的比例为1:(0.1
‑
0.6)。
[0016]一种上述任一实施方案所述的可降解材料组合物的加工方法，将所述氨基化POSS之外的其余所述各原料组分混合、加热熔融、搅拌均匀，再加入所述氨基化POSS，搅拌均匀，挤出、成型。
[0017]环氧大豆油是聚乳酸的一种增韧剂，可明显提高聚乳酸的缺口冲击强度、断裂伸长率等机械性能。本专利技术采用环氧大豆油和氨基化POSS，并且氨基化POSS中伯氨基和仲氨基摩尔数和明显低于环氧大豆油中环氧基团摩尔数，而且由于氨基化POSS和环氧大豆油都是多官能团物质，通过控制氨基与环氧基团的摩尔比，两者能形成轻微交联的交联结构，可在环氧大豆油增韧的基础上进一步增强聚乳酸的缺口冲击强度和拉伸强度等机械性能，而
且可以提高聚乳酸的耐热性。
[0018]当本专利技术的可降解材料组合物中继续添加环氧基聚醚，环氧基聚醚既可以是单端环氧基聚醚，也可以是双端环氧基聚醚。当为单端环氧基聚醚时，环氧基聚醚可以与氨基化POSS反应，不形成交联结构，但仍然可以提高对聚乳酸的增韧能力；当为双端环氧基聚醚时，环氧基聚醚可以与氨基化POSS反应，参与形成交联结构。但由于环氧基聚醚与环氧大豆油在分子量以及环氧基官能团数量上的区别，形成的交联结构的交联密度分布不均匀，具有类似“集中交联”的结构，能进一步提高聚乳酸的韧性。
[0019]本专利技术中，聚乳酸与交联结构形成半互穿聚合物网络结构，也有助于提升聚乳酸的机械性能和耐热性。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术能明显提高聚乳酸的机械性能，相比单独采用环氧大豆油、POSS等增韧剂，本专利技术的对聚乳酸机械性能提升的效果更好。
[0022](2)由于POSS的存在以及存在轻微交联的结构，本专利技术能提高聚乳酸的耐热性。
[0023](3)轻微交联结构不影响聚乳酸的加工性。
[0024](4)本专利技术采用以环氧大豆油为主进行增韧，仍然能维持聚乳酸良好的生物降解能力。
[0025](5)聚乳酸与交联结构形成半互穿聚合物网络结构也可以适当的延缓聚乳酸的降解速度，避免常规的聚乳酸或常规增韧的聚乳酸在某些场合应用时降解太快的问题。
具体实施方式
[0026]以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0027]本专利技术提出一种可降解材料组合物，包含聚乳酸、环氧大豆油和氨基化POSS。
[0028]本专利技术中聚乳酸的数均分子量不低于5万，更好的是数均分子量不低于8万。聚乳酸可以使用L
‑
乳酸和D
‑
乳酸的均聚物或共聚物。
[0029]在本专利技术优选的一个实施例中，所述环氧大豆油的重量是所述聚乳酸重量的10
‑
30％。在本专利技术更优选的实施例中，环氧大豆油的重量是聚乳酸重量的12
‑
23％。环氧大豆油是本专利技术的主要增韧剂，环氧大豆油少了，增韧效果不明显；环氧大豆油多了，对聚乳酸的机械性能有不良的影响。在本专利技术的环氧大豆油重量范围中，环氧大豆油较少时，与聚乳酸的相容性较好；当环氧大豆油较多时，与聚乳酸不相容而聚集，形成岛状结构。这两种情况下，对聚乳酸的性能有不同的影响，但都具有增韧作用。
[0030]在本专利技术优选的一个实施例中，所述环氧大豆油中环氧基团摩尔数与所述氨基化POSS中伯氨基和仲氨基摩尔数和的比例为1:(0.001
‑
0.1)。在本专利技术更优选的实施例中，环氧大豆油中环氧基团摩尔数与所述氨基化POSS中伯氨基和仲氨基摩尔数和的比例为1:(0.002
‑
0.08)。由于环氧大豆油和氨基化POSS都是多官能团的物质，通过控制环氧基团和氨基(包括伯氨基和仲氨基)的摩尔数比例，形成轻微交联的交联结构，即交联密度较低。如果氨基化POSS的摩尔数少了，形成不了交联结构；如果氨基化POSS的摩尔数多了，形成的交联结构的交联密度较高，会影响聚乳酸的加工性。
[0031]在本专利技术优选的一个实施例中，可降解材料组合物还包含抗氧化剂、加工助剂、颜料和填料中的至少一种。
[0032]本专利技术中抗氧化剂的目的是提高可降解材料组合物的抗氧化性能，可以选自抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂1098等。抗氧化剂的加入重量可以为聚乳酸重量的0.5
‑
2％。
[0033]本专利技术中加工助剂的目的是提高可降解材料组合物的加工性能，可以选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁等。加工助剂的加入重量可以为聚乳酸重量的0.5
‑
1.5％。
[0034]本专利技术中颜料的目的是提高可降解材料组合物的外观色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解材料组合物，其特征在于，包含以下各原料组分，聚乳酸、环氧大豆油和氨基化笼型聚倍半硅氧烷。2.根据权利要求1所述的可降解材料组合物，所述环氧大豆油的重量是所述聚乳酸重量的10
‑
30％。3.根据权利要求1所述的可降解材料组合物，所述环氧大豆油中环氧基团摩尔数与所述氨基化笼型聚倍半硅氧烷中伯氨基和仲氨基摩尔数和的比例为1:(0.001
‑
0.1)。4.根据权利要求1所述的可降解材料组合物，还包含以下各原料组分，抗氧化剂、加工助剂、颜料和填料中的至少一种。5.根据权利要求1所述的可降解材料组合物，还包含环氧基聚醚。6.根据权利要去5所述的可降解材料组合物，所述环氧基聚醚与环氧大豆油的重量比为(0.05
‑
0.3):1。7.根据权利要求1所述的可降解材料组合物，所述氨基化笼型聚倍半硅氧烷的结构通式为R
1a...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟四清，
申请(专利权)人：苟四清，
类型：发明
国别省市：