一种耐热聚乳酸自增强复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐热聚乳酸自增强复合材料的制备方法，本发明专利技术的耐热聚乳酸自增强复合材料完全由聚乳酸制成，原材料完全来源于生物质，并且可完全生物降解。该耐热聚乳酸自增强复合材料的维卡软化温度可达140

【技术实现步骤摘要】
一种耐热聚乳酸自增强复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于功能性复合材料领域，特别涉及一种耐热聚乳酸自增强复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代社会的快速发展，石油资源作为不可再生资源而面临日趋匮乏，同时石油衍生材料的大量使用也给生态环境带来了巨大负担。来源于生物质并且可生物降解的聚乳酸(PLA)有望代替传统石化资源，是目前研究热点材料之一，但PLA耐热性差、韧性低等缺点限制了使用范围。为拓展PLA的应用领域，需对PLA进行耐热改性与增韧改性，以提高其综合应用性能。
[0003]当左旋聚乳酸(PLLA)与右旋聚乳酸(PDLA)混合时，通过特定方法处理可得到熔点达220
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230℃的立构复合结构，从而极大程度地提高PLA的耐热温度，因此PLLA/PDLA共混物中的立构复合结构引起了广泛关注。专利CN114989584A公开了一种聚乳酸复合树脂和耐热聚乳酸纤维的制备方法。先制备了由较低分子量的PLLA与PDLA按照质量比1:1复合而成的成核剂，再将较高分子量的PLLA、PDLA和成核剂进行熔融共混制得聚乳酸复合树脂并采用熔融纺丝工艺制得耐热聚乳酸纤维。制得的聚乳酸复合树脂和耐热聚乳酸纤维具有单一的高熔点(200
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230℃)和耐热的立构复合晶型，耐热聚乳酸纤维在130℃下的形变小于5％，断裂强度为2.7
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3.5cN/dtex，断裂伸长率为31
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65％。但该专利工艺繁琐且仅用于制备聚乳酸纤维，应用领域较为单一。中国专利CN115028862A公开了一种将立构聚乳酸纤维与左旋聚乳酸纤维通过共混、叠放，热压之后得到环保型聚乳酸自增强复合材料的制备方法，该复合材料的拉伸强度为70
‑
150MPa，但该方法很难充分发挥纤维增强复合材料结构及性能可设计性的优点。
[0004]到目前为止，如何制备一种兼具优异力学性能与良好耐热性的绿色环保聚乳酸复合材料依然是个值得深入研究的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耐热聚乳酸自增强复合材料的制备方法，克服现有技术复合材料基体与增强体相容性差、耐热性差与加工困难等问题。
[0006]本专利技术的一种聚乳酸自增强复合材料的制备方法，包括：
[0007](1)将左旋聚乳酸PLLA、右旋聚乳酸PDLA共混熔融纺丝，得到聚乳酸连续纤维；
[0008](2)将步骤(1)中聚乳酸连续纤维进行编织，得到聚乳酸纤维织物；
[0009](3)将聚乳酸连续纤维或聚乳酸纤维织物与PLLA薄膜交替层叠铺放，加热熔融并保压，冷却，得到聚乳酸自增强复合材料。
[0010]上述制备方法的优选方式如下：
[0011]所述步骤(1)中左旋聚乳酸PLLA、右旋聚乳酸PDLA的质量比为90:10
‑
50:50。
[0012]所述的左旋聚乳酸PLLA与右旋聚乳酸PDLA的重均分子量为5～30万。
[0013]所述步骤(1)中熔融纺丝工艺参数为：纺丝温度为220～240℃，牵伸温度为80～120℃，牵伸倍数为3.0～5.0倍。
[0014]所述步骤(2)中编织为平纹、斜纹、缎纹中的一种或几种。
[0015]所述步骤(3)中聚乳酸连续纤维、聚乳酸纤维织物、PLLA薄膜的含水量均小于0.05％。
[0016]所述步骤(3)中PLLA薄膜的熔点为130～180℃，厚度为1～4mm；所述PLLA薄膜的分子量为2～30万；所述交替层叠铺放的层数为4～20层，进一步优选的为8～12层。
[0017]所述步骤(3)中PLLA薄膜占聚乳酸自增强复合材料的质量百分含量为30～70％。
[0018]所述步骤(3)中加热熔融并保压具体参数为：加热至180～220℃，升温至设定温度后保压5～20min，压力为1～20MPa。
[0019]本专利技术的一种所述方法制备的聚乳酸自增强复合材料，耐热聚乳酸自增强复合材料的维卡软化温度为140～200℃，冲击强度为5～40kJ/m2。
[0020]本专利技术的一种所述聚乳酸自增强复合材料在包装材料、塑料餐具、汽车内饰等领域中应用。
[0021]本专利技术的耐热聚乳酸自增强复合材料完全由聚乳酸制成，原材料完全来源于生物质，并且可完全生物降解。该耐热聚乳酸自增强复合材料的维卡软化温度可达140～200℃。与现有技术相比，本专利技术得到的耐热聚乳酸自增强复合材料具有耐热性好和韧性高等优点。
[0022]有益效果
[0023](1)本专利技术的耐热聚乳酸自增强复合材料选用的原材料为聚乳酸，并且加工过程中没有使用增韧剂、增容剂与偶联剂等化学物质，可以保证产品完全降解，无毒环保。
[0024](2)本专利技术加工方法简单可行，成本低，产业化前景广阔，可应用于汽车、日用品等领域。
[0025](3)本专利技术复合材料中所有物质都为聚乳酸，不存在增强体与基体之间界面相容性差的问题，所制备的聚乳酸复合材料具有比普通聚乳酸更高的力学性能。
[0026](4)本专利技术增强体可选择不同的编织方式，从而发挥复合材料性能可设计性的优点。
[0027](5)本专利技术增强体具有良好的耐热性，并且在热压过程中可诱导基体结晶，因此所制得的自增强复合材料的维卡软化温度为140℃以上，具有较好的耐热性。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0029]一、测试标准和方法：
[0030]以下实施例与对比例中冲击强度根据GB/T 1843
‑
1996(塑料悬臂梁冲击试验方法)测试，V型缺口深度为2.5
±
0.25mm，每组至少测试5个样条后取平均值。维卡软化温度根据GB/T 1633
‑
2000(热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定)，升温速率为120℃/h，加载负
荷为10N。
[0031]二、原料来源
[0032]实施例1
‑
9和对比例2
‑
3中：左旋聚乳酸：PLLA，REVODE190，浙江海正生物材料股份有限公司；右旋聚乳酸：PDLA，D120，道达尔科碧恩公司。
[0033]PLLA薄膜分子量大小为13万左右。
[0034]对比例1中：高分子量PLLA：L130，道达尔科碧恩公司；低分子量PLLA，LX930，道达尔科碧恩公司。
[0035]实施例1
[0036]耐热聚乳酸自增强复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0037](1)将质量比50/50的左旋聚乳酸与右旋聚乳酸共混熔融纺丝，纺丝过程中螺杆温度为225～235℃，牵伸温度为80℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸自增强复合材料的制备方法，包括：(1)将左旋聚乳酸PLLA、右旋聚乳酸PDLA共混熔融纺丝，得到聚乳酸连续纤维；(2)将步骤(1)中聚乳酸连续纤维进行编织，得到聚乳酸纤维织物；(3)将聚乳酸连续纤维或聚乳酸纤维织物与PLLA薄膜交替层叠铺放，加热熔融并保压，冷却，得到聚乳酸自增强复合材料。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中左旋聚乳酸PLLA、右旋聚乳酸PDLA的质量比为90:10～50:50，所述的左旋聚乳酸PLLA与右旋聚乳酸PDLA的重均分子量为5～30万。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔融纺丝工艺参数为：纺丝温度为220～240℃，牵伸温度为80～120℃，牵伸倍数为3.0～5.0倍。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中编织为平纹、斜纹、缎纹中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩克清，孙明涛，陈成玉，鲁思瑶，刘杰，余木火，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：