专利名称：高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物及其制备方法，属于高分子材料领域。
背景技术：
聚乳酸是一种可生物降解树脂，它是以乳酸为单体，由乳酸缩聚或由乳酸的二聚体-丙交酯开环聚合而成，聚乳酸具有良好的生物分解性，在堆肥条件下100天即可降解80%以上。聚乳酸力学强度高，但韧性较差，拉伸强度一般超过45MPa，弹性模量为2500MPa,而缺口冲击度一般只有3_5kJ/m2，断裂伸长率为2_6%，此外，聚乳酸是一种半 结晶性聚酯树脂，正常情况下结晶度不超过10%，而聚乳酸的玻璃化温度为60° C左右，使得聚乳酸的耐热性较低，当环境温度超过60° C时，聚乳酸制品就会产生不同程度的形变，从拉伸强度和弹性模量来看，聚乳酸具有作为工程塑料的潜质，然而较差的韧性和耐热性使得聚乳酸只能应用在对材料要求不高的场合。由于聚乳酸是一种半结晶的聚酯树脂，其熔点最高可达180° C，因此，通过在聚乳酸中加入适量的结晶成核剂加快其结晶速率，使其在较短时间内达到较高结晶度，通过结晶部分的高熔点抵制无定形聚乳酸在环境温度高于60° C下的形变，可达到增加聚乳酸耐热性的目的。聚乳酸的对映体立构结晶自上世纪八十年代被发现后引起学术界及产业界极大关注，该立构结晶物的熔点为230° C左右，比纯聚乳酸的熔点高出近50° C，在聚乳酸应用方面具有更广阔的前景，此外，聚乳酸的立构结晶物也可引发聚乳酸均聚物的结晶，增加其晶体生长速率(Polymer, vol: 44, year: 2003, page: 2569-2575),中国专利200610027883. O采用加热熔融共混法，在溶液中充分溶解共混法或双螺杆共混法制备L-聚乳酸/D-聚乳酸共混物，然后在130° C-160。C下经固相共聚制得相应的共聚物，此共聚物熔点为200° C左右，结晶度50%左右。然而上述专利集中于聚乳酸结晶度及耐热性的提高，并未提及结晶度升高后聚乳酸韧性的变化，就一般而言，半结晶性材料的结晶度提高后，其断裂伸长率及冲击强度都会明显下降。专利200910084766. I公布了一种左旋聚乳酸与支化右旋聚乳酸的复合物及其制备方法，其中右旋聚乳酸包括星状支化、梳状支化右旋聚乳酸，或星状支化、梳状支化的右旋聚乳酸与消旋聚乳酸嵌段共聚物，将左旋聚乳酸与支化右旋聚乳酸在溶液中混合后除去溶剂得到复合物薄膜，该薄膜具有中等力学强度和较高的延展性，但该专利并未对材料的耐热性进行表征，同时，由于混合方法的限制，该专利所得复合物也无法对材料的缺口及非缺口冲击强度进行表征。现有技术中还没有具备较好耐热性和优异力学性能的聚乳酸树脂。
发明内容
为解决现有技术中聚乳酸树脂无法兼具高耐热性和高韧性的问题，本发明提供一种高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物及其制备方法。本发明提供一种高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其组成及重量百分比如下100重量份聚乳酸树脂组合物中含有50-99. 5重量份的聚L乳酸均聚物，O. 5-50重量份聚D乳酸共聚物；所述的聚D乳酸共聚物由聚D乳酸和第二组分制备而得，第二组分为具有柔性链结构的聚合物。优选的是，所述的100重量份聚乳酸树脂组合物中含有70-80重量份的聚L乳酸均聚物，20-30重量份的聚D乳酸共聚物。
优选的是，聚L乳酸均聚物和聚D乳酸的熔点为150-180 ° C，更优选为170-180°C，最优选为 175-180°C。优选的是，所述的聚L乳酸均聚物的数均分子量为2X 103-2X 105，更优选的数均分子量为I X IO4-I X IO5,最优选的数均分子量为5 X 104-8 X IO40优选的是，聚D乳酸的数均分子量为2X 103-2X 105，更优选的数均分子量为I X IO4-I X IO5,最优选的数均分子量为5 X 104-8 X IO40优选的是，第二组分的数均分子量为2X 103-2X 105，更优选的数均分子量为I X IO4-I X IO5,最优选的数均分子量为5 X 104-8 X IO40优选的是，所述的第二组分为聚己内酯、聚乙二醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇-CO-己二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇-CO-己二酸丁二醇酯中的一种或多种，更优选为聚己内酯。优选的是，聚D乳酸与第二组分的摩尔比为5:1-1:5，更优选的摩尔比为2:1-1:2。优选的是，所述的第二组分的玻璃化温度小于0°C，更优选的玻璃化温度小于-40°C。优选的是，所述的聚D乳酸共聚物的结构式为
权利要求
1.高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，该组合物的组成及重量份如下 100重量份聚乳酸树脂组合物中含有50-99. 5重量份的聚L乳酸均聚物，O. 5-50重量份的聚D乳酸共聚物； 所述的聚D乳酸共聚物由聚D乳酸和第二组分制备而得，第二组分为具有柔性链结构的聚合物。
2.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的100重量份聚乳酸树脂组合物中含有70-80重量份的聚L乳酸均聚物，20-30重量份的聚D乳酸共聚物。
3.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的聚L乳酸均聚物和聚D乳酸的熔点通过差热扫描量热法在10° C/min的升温速率下为150-180° Co
4.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的聚L乳酸均聚物、聚D乳酸和第二组分的数均分子量分别为2X 103-2X 105。
5.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的第二组分为聚己内酯、聚乙二醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇-Co-己二酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇-CO-己二酸丁二醇酯中的一种或多种。
6.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的聚D乳酸与第二组分的摩尔比为5:1-1:5。
7.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的第二组分的玻璃化温度小于0°c。
8.根据权利要求I所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的聚D乳酸共聚物的结构式为
9.高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物的制备方法，其特征在于，按重量份称取聚L乳酸均聚物与聚D乳酸共聚物，共混造粒后，在熔融状态下填充到模具中成型； 所述的聚D乳酸共聚物由聚D乳酸和第二组分制备而得，第二组分为具有柔性链结构的聚合物。
10.根据权利要求9所述的高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的模具的温度为70°C _150°C，冷却时间为10-300S。
全文摘要
高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物及其制备方法，解决了现有技术中没有兼备高耐热性和高韧性的聚乳酸树脂的问题，该组合物的组成及重量份如下100重量份聚乳酸树脂组合物由50-99.5重量份的聚L乳酸均聚物, 0.5-50重量份聚D乳酸共聚物组成，所述的聚D乳酸共聚物是由聚D乳酸和具有柔性链结构的聚合物制备而得。本发明还提供高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物的制备方法。本发明的制备方法简单，适合工业化生产，制得的聚乳酸树脂组合物具有良好的韧性及耐热性，断裂伸长率达到16%，缺口冲击强度达到12.2kJ/m2，维卡软化温度达到113℃。
文档编号C08L67/04GK102924892SQ20121042142
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者刘焱龙, 项盛, 冯立栋, 孙彬, 边新超, 陈学思 申请人:中国科学院长春应用化学研究所