一种可降解塑料PLA形成贝壳层状结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解塑料ＰＬＡ形成贝壳层状结构的方法，包括：（１）在１５０－２００℃，注射压力为６０ｂａｒ～１６０ｂａｒ条件下注塑可降解塑料ＰＬＡ样条；（２）将注塑好的ＰＬＡ样条，剪切３５ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ长方体形状；（３）将制备好的ＰＬＡ样条放入模具的腔体中部，０－１７０℃、０－１５０ｍｉｎ和０－１０００ＭＰａ压力下聚合物出现低温压力诱导流动，形成微观贝壳层结构化的ＰＬＡ。该方法改善了制品的外观性能，提高了材料的冲击、拉伸和弯曲等力学性能，全面提升了ＰＬＡ作为材料的应用广泛性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料的结构仿生制备领域，特别是涉及一种可降解塑料PLA形成 贝壳层状结构的方法。
技术介绍
聚乳酸(PLA)作为可降解、可再生的生物高分子材料，已经引起了广大科研工作 者的大量的研究，但是PLA材料的脆性却限制了它的应用。 一般通过共混、共聚和复合 等改善PLA材料的脆性，和通过多尺度结构的合理取向、排列来增加高分子材料的力学 性能，如蛋白质组成的蜘蛛丝可以成为韧性最好的高分子材料，最普通的聚乙烯可以 制备比强度高于钢的高强高模纤维。近年来，随着对生物结构的研究，结构仿生得到广 泛的关注。自然界在长期的进化演变过程中，贝壳的珍珠层中的文石晶体在多级尺度水平(从 纳米到数十微米)上表现出高度的有序性，因此力学性能比文石晶体高很多，如其韧性 是普通CaC03晶体的3000余倍。大量的数学模型分析和实验研究表明，有序层状砖墙结构 是贝壳高力学性能的重要基础。因此，近年来大量的材料科学家正在研究如何在人工合 成材料中形成象贝壳一样的有序层状砖墙微观结构。一般来说，宏观水平上，层状织物增强聚合物复合材料，在需要又强又轻材料的许 多领域发挥了重要的作用；微米水平上，无机硅酸盐(如蒙脱土)作为增强材料与聚合 物基体形成的纳米复合材料中，通过插层使片层状黏土剥离均匀分散在聚合物基体中， 赋予了材料很高的强度和刚度；在纳米水平上，石墨单分子(graphene)片状单元结构与 高分子形成的复合材料，赋予了材料优异的力学性能；在分子水平上，芳香片状分子增 强柔性分子链的合成材料也具有优异的力学性能，但是这种添加片状增强体形成的复合 材料， 一般片状结构单元是无规取向，影响了增强效果的发挥，并且由于团聚作用造成 材料的缺陷，影响材料的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可降解塑料PLA形成贝壳层状结构的方法，此法可从结 构仿生出发达到增韧的目的，并且制备出的材料表面光滑，改善了制品的外观性能，同 时由于贝壳层状微观结构的形成提高了材料的冲击、拉伸和弯曲等力学性能，全面提升 了PLA作为材料的应用广泛性。本专利技术一种可降解塑料PLA形成贝壳层状结构的方法，包括以下步骤(1) 在150-200°C ，注射压力为60bar 160bar条件下注塑可降解塑料PLA样条；(2) 将注塑好的PLA样条，剪切为长方体形状；(3) 将制备好的PLA样条放入模具的腔体中部，0-170'C、 0-150min和0-lOOOMPa 压力下聚合物出现低温压力诱导流动，最终形成微观贝壳层结构化的PLA。所述步骤(1)中的可降解塑料PLA的特性粘数为1.08736 dL/g、熔点为168'C; 所述步骤(1)中的可降解塑料PLA样条形状是80咖X10mmX4mm; 所述步骤(2)中的长方体形状为35mmXl0mmX4mm; 所述步骤(3)中的模具内空腔为80醒Xl0mmX4mm的长方体； 所述步骤(3)中的形成微观贝壳层结构后的PLA的特性粘数为1.0658dL/g、熔点 为168。C。所述步骤(3)中的0-17(TC优选50-150°C; 所述步骤(3)中的0-150min优选5-20min; 所述步骤(3)中的0-lOOOMPa优选100-700MPz;本方法可在硫化机、压力机等压力设备上，通过模压、冲压或连续式等方法进行加工。附图说明图1 PLA原样的冲击断面图2PLA的珍珠层状结构的表面图3 PLA的珍珠层状结构的截面图4 贝壳珍珠层的微观结构图5 PLA原样的冲击断面图6PLA在150MPa压力下加工的冲击断面图7 PLA酸在300MPa压力下加工的冲击断面图8 PLA热处理20min后的冲击断面图9PLA热处理90min后的冲击断面具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的阐述，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，这些等价同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1在150-200'C，注射压力为60bar 160bar条件下注塑可降解塑料PLA样条；将注塑 好的PLA样条，剪切为35mmX10mmX4mm的长方体形状；将制备好的PLA样条放入空腔 为80腿X10mmX4mm的模具腔体中部；在50。C及1. 2GPa的压力下，压制5min，固态成 型，形成微观贝壳层结构化的PLA。图1为注塑制备的PLA样条的微观结构，图2、 3 为固态成型后的PLA的贝壳层状微观结构形貌，图4为贝壳层状结构的微观结构。实施例2在150-200。C，注射压力为60bar 160bar条件下注塑可降解塑料PLA样条；将注塑 好的PLA样条，剪切为35mmX 10mmX4mm的长方体形状；将制备好的PLA样条放入空腔 为80mmX10mmX4mm的模具腔体中部；在ll(TC， 300MPa的压力条件下保持5min，固 态成型，形成微观贝壳层结构化的PLA,成型后未经热处理的PLA样条的力学性能如下<table>table see original document page 5</column></row><table>实施例3在150-200°C，注射压力为60bar 160bar条件下注塑可降解塑料PLA样条；将注塑 好的PLA样条，剪切为35mmX10mmX4mm的长方体形状；将制备好的PLA样条放入空腔 为80mmX10mmX4mm的模具腔体中部；将结晶40min的PLA坯料在ll(TC，改变压力的 大小保持5min (截面形貌如图5、 6、 7)，成型后未经热处理样条的力学性能如下样条的加工压力(MPa)样条的冲击强度(kj/m2)0 13.3975 22.45150 38.03250 46.25375 37.91600 40.82实施例4在150-200'C，注射压力为60bar 160bar条件下注塑可降解塑料PLA样条；将注塑 好的PLA样条，剪切为35咖X10画X4mm的长方体形状；将制备好的PLA样条放入空腔 为80mmX10mmX4mm的模具腔体中部；将结晶40min的PLA均聚物坯料在不同温度下， 300MPa压力条件下实施5min，成型后未经热处理样条的力学性能如下 样条的加工温度(°C)样条的冲击强度(kj/m2)0 18.6050 16.0170 21.8290 33.25110 49.49130 32.94150 10.84实施例5在150-200°C， 注射压力为60bar 160bar条件下注塑可降解塑料PLA样条；将注塑 好的PLA样条，剪切为35mmX10mmX4mm的长方体形状；将制备好的PLA样条放入空腔 为80咖X10mmX4mm的模具腔体中部；将结晶40min的PLA均聚物坯料在110。C，300MPa 的压力条件下实施5min，成型后在10(TC热处理不同时间的样条(截面形貌如图8、 9) 的力学性能如下样条的热处理时间(min)样条的冲击强度(kj/m2)10 20 40 60 90 15041. 25 41.99 43. 37 45. 28 61.86 60. 9权利要求1.一种可降解塑料PLA形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解塑料ＰＬＡ形成贝壳层状结构的方法，包括以下步骤：（１）在１５０－２００℃，注射压力为６０ｂａｒ～１６０ｂａｒ条件下注塑可降解塑料ＰＬＡ样条；（２）将注塑好的ＰＬＡ样条，剪切３５ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍ长方体形状； （３）将制备好的ＰＬＡ样条放入模具的腔体中部，０－１７０℃、０－１５０ｍｉｎ和０－１０００ＭＰａ压力下聚合物出现低温压力诱导流动，形成微观贝壳层结构化的ＰＬＡ；（４）将制备的ＰＬＡ样条在５０－１００℃处理不同的时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余木火，焦明立，高朋，滕翠青，韩克清，袁象恺，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]