一种高韧性聚乳酸树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高韧性聚乳酸树脂及其制备方法。其由聚乳酸、增韧剂甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物、柠檬酸酯类增塑剂、抗氧剂四（β－（３，５－二叔丁基－４－羟基）丙酸）季戊四醇酯与亚磷酸三（２，４－二叔丁基苯基）酯的混合物组成。将聚乳酸与增韧剂、增塑剂以及抗氧剂先机械混合，再用双螺杆挤出机熔融加工。工艺简单，材料易得，明显改善聚乳酸的韧性和脆性严重的缺陷，材料断裂伸长率由纯聚乳酸的５．７％增加至３１５％，冲击强度由纯聚乳酸的４．７ＫＪ／ｍ２提高至１０４．２ＫＪ／ｍ２，所制备的高韧性聚乳酸树脂可用于制备薄膜、板材、片材、发泡和注塑成型塑料件，用于汽车、文具、玩具和家用电器等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，涉及。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是一种以谷物淀粉为原料，经生物发酵得到乳酸，再经聚合反应，最 终得到聚乳酸树脂。它有两大优点第一，可生物降解，在土壤中容易分解为二氧化碳和水， 可被植物吸收，循环利用。第二，为非石油基塑料，来源于植物等可再生资源，在石油能源日 趋紧张的情势下，开发研究聚乳酸树脂显得尤为重要。聚乳酸本身的性能类似于通用塑料 聚丙烯，如模量高、抗张强度大和可加工性能好。但是，聚乳酸的脆性严重，抗冲击强度小于 5KJ/m2，严重的限制了它的广泛应用。因此，针对聚乳酸的脆性严重的缺点国内外在积极地开展改性研究，采用多组分 共混改性的方法提高聚乳酸的韧性是目前的主要技术手段，具有工艺简单，效果明显的优 点，便于工业化生产，共混改性大致可分为以下几个方面1、聚乳酸/增塑剂共混改性。将聚乳酸与小分子或低分子增塑剂共混，或再加入 第三组份，达到对聚乳酸增塑甚至增韧的目的。如聚乳酸与聚丙二醇或聚环氧丙烷、聚环 氧乙烧(W02007/004906)、聚乙烯醇或聚丙烯醇(Journal of AppliedPolymer Science, (2009)，114(4) =2481-2487 ；Polimery, (2009)，54 (2) :83_90.)、聚(乙烯醇-丙烯醇)共 聚物(Journal of Applied Polymer Science, (2009)，114(2) :1105_1117.)、聚酯-二醇 共混物(European Polymer Journal, (2009), 45 (8) :2304_2312.)、柠檬酸酯类(柠檬酸酯 增塑改性聚乳酸)(高分子材料科学与工程，(2008)，24(1) :151-154.)或环氧大豆油增塑 剂共混改性(Polymer Bulletin, (2009) ,62(1) :91_98.)。2、聚乳酸/可生物降解聚合物共混物。如聚乳酸与聚己内酯共混(PCL) (Polymer Engineering Science, (2006)，46 1299 1308 ；Polymer,(2008)，49 :599_609 ； Journal of Applied Polymer Science, (2009)，112 :345_352.)，聚乳酸与聚丁二酸丁二醇 酯(PBS) (CN1475530 ；European Polymer Journal, (2008) ,44(3) :677_685.)、聚(3-羟基 丁酸酯)(PHB) (European Polymer Journal, (2006)，42 :764_775.)或聚(丁二醇己二酸 酯-丁二醇对苯二甲酸酯)共聚物(PBAT)(商品名Ecoflex)共混(Polymer Degradation and Stability, (2009),94(1) :74_82.)。3、将聚乳酸/极性含柔性链段聚合物共混，聚乳酸与聚酰胺(Polymer，(2009)， 50 :1311-1315.)、聚氨酯(Polymers for Advanced Technologies, (2006)，17 :439_443 ; Polymer Bulletin, (1998)，40 :485_490.)、超支化聚合物(CN1962714)、超支化聚酯酰胺 (Iranian Polymer Journal, (2008), 17(12) :891_898.)或聚醚 _b_ 酰胺热塑性弹性体 (PEBA)共混(CN101392814 ；CN101392093)。4、聚乳酸/非极性聚烯烃共混增韧，采用合成嵌段或接枝共聚物增容剂对聚乳 酸反应增容增韧。在聚烯烃上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或环氧基团等反应性官能团 (Journal ofMacromolecular Science Part B-Physics, (2009)，48 (4) :823_833.)，对聚乳5酸增容，提高聚乳酸共混物的韧性。选用PLLA-PE嵌段共聚物作为增容剂，添加到线性低密度聚乙烯(LLDPE)同PLLA 熔融共混体系中，达到对 PLLA 增韧目的(Journal of Applied PolymerScience, (2003)， 89 3757-3768.)。聚乳酸与聚(乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚物(EGMA)的增韧研 究(Polymer, (2009), 50 (3) :747_751.)。高分子材料科学与工程(2008，24 (4) :53 57.) 报道了 E-MA-GMA三嵌段共聚物对聚乳酸的增韧改性，PLLA的冲击性能得到了明显的提高。 高分子学报(1999，6 :761 764.)介绍了枝状多支链聚合物可作为成核剂提高PLA的结晶 速率和可结晶性，可以大大改善PLA的拉伸强度和断裂伸长。带有中长度侧链的聚(3-羟基 链烷酸酯)(PHA)或经化学改性的PHA (带有环氧基侧链ePHA)与PLA共混可提高PLA的冲 击韧性，降低其拉伸强度，能更好地改善共混物的相容性及物理性质。(Journal ofApplied Polymer Science, (2004),93 2363 2369.)报道了 70/30聚乳酸与带有环氧基侧链聚 (3-羟基链烷酸酯)共混物较纯PLA Charpy冲击强度提高16倍。该类增韧聚乳酸方法效 果较好，GMA等环氧基团起到了较好的反应活性，增进了聚乳酸与非极性聚合物的相容性。5、聚乳酸与橡胶类或丙烯酸酯类增韧剂共混。对比了聚乳酸与乙丙共聚物、乙 烯-丙烯酸橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶或异戊橡胶共混(Journal of AppliedPolymer Science, (2009)，113(1) =558-566.)，仅丙烯腈-丁二烯橡胶对聚乳酸的抗冲击强度略有 提高，异戊橡胶对聚乳酸的断裂伸长率提高一倍左右。以上研究主要围绕提高断裂伸长率，对冲击强度的提高很有限。如何使断裂伸长 率和冲击强度都提高，是扩大聚乳酸应用必须解决的实际问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。一种高韧性聚乳酸树脂，其配方的成分和质量份数配比为聚乳酸100份，增韧剂 5-35份，增塑剂2-19份，抗氧剂0. 1-1份；所述的聚乳酸的数均分子量为5-20万道尔顿；所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物；所述的共聚物中甲基 丙烯酸甲酯质量百分比含量为13 27%，丁二烯百分比含量为68 76%，苯乙烯百分 比含量为5 15% ；增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三乙酯或乙酰柠檬酸三 乙酯；抗氧剂为四(3 _(3，5_ 二叔丁基-4-羟基)丙酸)季戊四醇酯与亚磷酸三(2， 4_ 二叔丁基苯基)酯的混合物，两者的质量配比为1 2。一种高韧性聚乳酸树脂的制备方法如下按上述配比，将经过干燥的聚乳酸、增韧剂和增塑剂、抗氧剂进行机械共混，共混 时间3-10分钟，优选5分钟，然后将混好的材料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到高韧 性聚乳酸树脂；所述的挤出造粒的条件为双螺杆挤出机的设定温度为一区130-150°C， 二区160-180°C，三区170-190°C，四区175_19本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性聚乳酸树脂，其特征在于，其配方的成分和质量份数配比为：聚乳酸１００份，增韧剂５－３５份，增塑剂２－１９份，抗氧剂０．１－１份；所述的聚乳酸的数均分子量为５－２０万道尔顿；所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物；所述的共聚物中甲基丙烯酸甲酯质量百分比含量为：１３～２７％，丁二烯百分比含量为：６８～７６％，苯乙烯百分比含量为：５～１５％；增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三正丁酯、柠檬酸三乙酯或乙酰柠檬酸三乙酯；抗氧剂为四（β－（３，５－二叔丁基－４－羟基）丙酸）季戊四醇酯与亚磷酸三（２，４－二叔丁基苯基）酯的混合物，两者的质量配比为１∶２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张会良，刘南安，冉祥海，韩常玉，边俊甲，庄宇刚，董丽松，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]