利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法及其应用，包括以下步骤：S1、以重量份计，取聚乳酸94～98份、反应型增容剂2～6份以及抗氧剂0.05～0.1份混合均匀并加热干燥；S2、将S1中混合均匀并加热干燥完毕的聚乳酸、反应型增容剂以及抗氧剂混合材料送入挤出设备熔融共混后挤出造粒；S3、将S2中挤出设备挤出造粒得到的材料送入注塑机加热加压制得阻燃增韧聚乳酸。本发明专利技术具有阻燃效率高，增韧效果好，力学性能优异等优点。力学性能优异等优点。力学性能优异等优点。

【技术实现步骤摘要】
利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法及其应用


[0001]本专利技术属于阻燃增韧聚乳酸
，更具体地涉及利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着石化资源的日益减少和环境污染问题日益严重，使用可再生、可降解高分子材料的需求日益增高。聚乳酸具有良好的加工性、生物安全性、降解性及环境友好性，是目前最具开发潜力、研究最广泛、最有前途的可生物降解材料之一。聚乳酸已广泛应用在医药、化纤纺织、绿色包装材料、农业生产以及电子电器等领域。然而，聚乳酸易燃、拉伸性能和抗冲击性能较低的特性阻碍了其进一步的应用和发展。因此如何提高聚乳酸的阻燃性和力学性能显得尤为重要。
[0003]目前主要通过添加阻燃剂实现聚乳酸的阻燃改性，常用的阻燃剂主要包括卤系、磷系、氮系、磷氮系、无机阻燃剂、纳米粉体等。其中，卤系阻燃剂燃烧时会释放出有毒气体，已经被逐步立法禁止；无机阻燃剂虽可以达到良好的阻燃性能，但往往需要较大的添加量，存在易析出和恶化力学性能等缺陷。磷氮系阻燃剂具有较好的阻燃效果，也相对低毒，近年来得到了广泛的研究和应用。然而，因为磷氮系阻燃剂或相容性差或添加量大，往往都会导致聚乳酸综合性能下降，使原本质脆的聚乳酸力学性能更差，严重影响聚乳酸的实际使用效果。
[0004]针对聚乳酸韧性差的缺陷，目前主要采取在聚乳酸中加入增韧剂或者高韧性聚合物的方式来提高聚乳酸材料的韧性。其中，反应共混是最为有效的增韧方式之一。但是对于增韧后的聚乳酸体系，少量阻燃剂的加入会显著破坏其力学性能。如在原位生成交联聚氨酯增韧聚乳酸的体系中，加入5wt％的阻燃剂使材料的缺口冲击强度降低到5kJ/m2(Composites Communications,2018,8:52 57)。因此，针对现有技术的不足，有必要提出一种实现阻燃增韧聚乳酸的制备工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法及其应用，进而实现聚乳酸材料的高效阻燃和力学增强。
[0006]本专利技术采取的技术方案具体如下：
[0007]利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、以重量份计，取聚乳酸94～98份、反应型增容剂2～6份以及抗氧剂0.05～0.1份混合均匀并加热干燥；
[0009]S2、将S1中混合均匀并加热干燥完毕的聚乳酸、反应型增容剂以及抗氧剂混合材料送入挤出设备熔融共混后挤出造粒；
[0010]S3、将S2中挤出设备挤出造粒得到的材料送入注塑机加热加压制得阻燃增韧聚乳酸；
[0011]其中，所述反应型增容剂的结构通式为：
[0012][0013]式中，R为
‑
CH2‑
、
‑
(CH2)2‑
、
‑
(CH2)3‑
、
‑
(CH2)4‑
中的任意一种。
[0014]优选的，所述反应型增容剂由以下步骤制备而成：
[0015]a、将醇胺类化合物和三乙胺分散到有机溶剂中，控制体系温度0～5℃，然后在氮气氛围下滴加有机溶剂溶解的六氯环三磷腈，滴加完毕后反应6～12h，然后过滤、减压蒸馏、干燥至恒重得到中间体；
[0016]b、取中间体、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵混合均匀，在氮气保护下于75～95℃反应2～3h，然后加入氢氧化钠溶液继续反应2～3h，最后冷却、过滤、洗涤、干燥后制得反应型增容剂。
[0017]优选的，所述抗氧剂为抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂DNP或抗氧剂MB中的任意一种。
[0018]优选的，所述S1中加热干燥的温度为80℃，所述S1中加热干燥的时间为4～8h。
[0019]优选的，所述S2中熔融共混的温度为170～190℃，所述挤出设备的转速为60～80r/min，所述S2中熔融共混的时间为5～10min。
[0020]优选的，所述注塑机的加热温度为180～190℃，所述注塑机的加压压力为10MPa。
[0021]优选的，所述醇胺类化合物为甲醇胺、2
‑
氨基乙醇、3
‑
氨基丙醇或4
‑
氨基丁醇中的任意一种；
[0022]所述有机溶剂为1,4
‑
二氧六环、四氢呋喃或二氯甲烷中的任意一种；
[0023]所述醇胺类化合物、六氯环三磷腈和三乙胺的摩尔比为6：1：6；
[0024]所述中间体、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵的摩尔比为1：6：0.1；
[0025]所述氢氧化钠溶液的质量分数为40％，所述氧化钠溶液中的氢氧化钠与中间体的摩尔比为2：1。
[0026]优选的，所述S3中制得的阻燃增韧聚乳酸的UL
‑
94垂直燃烧等级为V
‑
0级别，极限氧指数为28.2
‑
32.3％，断裂伸长率为86
‑
158％，屈服强度为41.1
‑
53.2MPa，缺口冲击强度为19.5
‑
37.2kJ/m2。
[0027]以上任意一项所述的利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法制备的阻燃增韧聚乳酸在电子电器、汽车、轨道交通、包装材料领域的应用。
[0028]本专利技术取得的技术效果为：
[0029]本专利技术提供的方法巧妙设计了一种阻燃、增韧一体化的反应型增容剂，通过反应增容作用将磷氮系阻燃剂与聚乳酸共价结合，不仅解决了现有技术添加型阻燃剂易迁移析出、恶化力学性能的问题，而且反应型增容剂与聚乳酸之间形成的共价交联网络结构除提高了聚乳酸的韧性，还提升了聚乳酸基体的熔体黏度，在受热时利于阻燃剂催化形成致密炭层，更好的发挥阻燃作用，因而减少阻燃剂的使用量，降低了成本；
[0030]本专利技术提供的反应型增容剂阻燃效率高、增韧效果好，较少使用量即可使聚乳酸通过UL
‑
94垂直燃烧测试V
‑
0级，同时提升断裂伸长率和缺口冲击强度等力学性能。
附图说明
[0031]图1为本专利技术中反应型增容剂的合成示意图。
具体实施方式
[0032]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0033]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
[0034]所属领域的技术人员将认识到：本专利技术所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本专利技术的其他化合物，且用于制备本专利技术的化合物的其它方法都被认为是在本专利技术的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以重量份计，取聚乳酸94～98份、反应型增容剂2～6份以及抗氧剂0.05～0.1份混合均匀并加热干燥；S2、将S1中混合均匀并加热干燥完毕的聚乳酸、反应型增容剂以及抗氧剂混合材料送入挤出设备熔融共混后挤出造粒；S3、将S2中挤出设备挤出造粒得到的材料送入注塑机加热加压制得阻燃增韧聚乳酸；其中，所述反应型增容剂的结构通式为：式中，R为
‑
CH2‑
、
‑
(CH2)2‑‑
、
‑
(CH2)3‑
、
‑
(CH2)4‑
中的任意一种。2.根据权利要求1所述的利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法，其特征在于：所述反应型增容剂由以下步骤制备而成：a、将醇胺类化合物和三乙胺分散到有机溶剂中，控制体系温度0～5℃，然后在氮气氛围下滴加有机溶剂溶解的六氯环三磷腈，滴加完毕后反应6～12h，然后过滤、减压蒸馏、干燥至恒重得到中间体；b、取中间体、环氧氯丙烷和苄基三乙基氯化铵混合均匀，在氮气保护下于75～95℃反应2～3h，然后加入氢氧化钠溶液继续反应2～3h，最后冷却、过滤、洗涤、干燥后制得反应型增容剂。3.根据权利要求1所述的利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂DNP或抗氧剂MB中的任意一种。4.根据权利要求1所述的利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的方法，其特征在于：所述S1中加热干燥的温度为80℃，所述S1中加热干燥的时间为4～8h。5.根据权利要求1所述的利用反应型增容剂制备阻燃增韧聚乳酸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓飞跃，张敏，
申请(专利权)人：深圳市一族科技有限公司，
类型：发明
国别省市：