基于环氧化热塑性弹性体增韧抗冲击聚乳酸及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高抗冲聚乳酸及其制备方法，涉及采用环氧化热塑性弹性体对聚乳酸进行增韧改性，属于高分子材料改性技术领域。
【背景技术】
[0002]聚乳酸是一种已经商业化生产的热塑性材料，原料来源可再生，具有良好的生物相容性和可生物降解性，在人体及自然环境中能够逐步降解，最终分解成二氧化碳和水。聚乳酸是将来最有希望替代传统石油基高分子材料的一种生物材料，广泛应用于医疗、药学、农业、包装等领域。聚乳酸具有较高的强度与模量，但聚乳酸的韧性较差，在要求具有一定柔韧度的应用领域中受到限制。为了提高通用聚乳酸的韧性，从而拓宽其使用范围，近年来聚乳酸增韧改性的研究如火如荼。橡塑并用是提高聚乳酸抗冲击性能的有效途径，但采用橡塑共混的方法难以很好地解决两者相容性的精准调控，化学接枝的方法可以更加有效地提高橡胶对聚乳酸的增韧效果。本发明所公开的抗冲击聚乳酸，增韧基体选用环氧化热塑性弹性体，由于热塑性弹性体具有可以热塑性加工成型的特性，与聚乳酸能够很好地在密炼机中混合反应，有效地提高了接枝效率，与环氧化橡胶相比，接枝反应工艺、增韧效果明显改善。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一类抗冲击聚乳酸及其制备方法，采用环氧化热塑性弹性体通过密炼共混接枝的方法对聚乳酸进行增韧改性，抗冲击聚乳酸是聚乳酸和环氧化热塑性弹性体的接枝聚合物。
[0004]—类抗冲击聚乳酸，其特征在于:抗冲击聚乳酸是聚乳酸和环氧化热塑性弹性体的接枝聚合物，抗冲击聚乳酸中各组分比例，以抗冲击聚乳酸质量为100份计，其中环氧化热塑性弹性体的质量分数为5-30份，其余为聚乳酸;聚乳酸选自L-聚乳酸、D-聚乳酸、DL-聚乳酸中的一种或几种的混合物;聚乳酸可以是均聚物或共聚物，可以是线形结构、星形结构或支化结构;聚乳酸的数均分子量为5-50万，优选为10-30万。环氧化热塑性弹性体选自环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、环氧化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、环氧化苯乙烯-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SI/BS)热塑性弹性体中的一种或几种的混合物，环氧化热塑性弹性体可以具有线形结构、星形结构或支化结构;环氧化热塑性弹性体优选线形或星形环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一种或几种的混合物;环氧化热塑性弹性体的环氧化度摩尔百分比为3-60%，优选为10-40% ;环氧化热塑性弹性体的数均分子量为5-60万，优选为10-30万。
[0005]上述抗冲击聚乳酸的制备方法，其特征在于:将聚乳酸和环氧化热塑性弹性体放入密炼机内，以抗冲击聚乳酸质量为100份计，其中环氧化热塑性弹性体的质量分数为5-30份，聚乳酸的质量分数为70-95份;密炼时间为5-20min，密炼温度为170-200°C，转矩为40-80rpm，得到抗冲击聚乳酸。
[0006]本发明具有以下优点:聚乳酸抗冲击性能显著提高，通过环氧化热塑性弹性体接枝改性聚乳酸，热塑性弹性体用量少、韧性提高大，抗冲击聚乳酸表现为明显的韧性断裂，聚乳酸可生物降解的特性得到很好地保持;密炼接枝增韧方法设备简单、高效易行，生产成本低廉，具有较高的推广应用价值。与环氧化橡胶增韧聚乳酸相比，环氧化热塑性弹性体具有热塑加工成型的特性，与聚乳酸在密炼机中更加容易均匀混合，提高接枝效率，抗冲击聚乳酸的加工性能显著改善。
【具体实施方式】
[0007]下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。环氧化热塑性弹性体采用经典的甲酸/过氧化氢原位过氧甲酸法制备，热塑性弹性体的环氧化方法及环氧化热塑性弹性体的环氧化度测试方法参见文献:张红霞，丁二烯/异戊二烯/苯乙烯星形梳状高支化聚合物的研究，大连理工大学博士学位论文(2009);D-聚乳酸和DL-聚乳酸的制备方法参见文献:宋平，聚乳酸结晶和熔融行为及成核剂调控结晶研究，大连理工大学博士学位论文(2014)。
[0008]实施例1
[0009]取L-聚乳酸(美国Natureworks公司产品4032D)90份，线形环氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS为韩国LG公司生产的SBS LG501，环氧化度摩尔百分比为36% )10份，将聚乳酸和环氧化SBS—起在密炼机中密炼lOmin，密炼温度为175°C，转矩为40rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为198.9J/m，断裂伸长率为218.8%;相比而言，L-聚乳酸4032D的Izod冲击强度仅仅为29.9J/m，断裂伸长率为3.5% ;而L-聚乳酸4032D在相同配比条件下与SBS LG501共混改性，得到增韧产品的Izod冲击强度仅为51.9J/m，断裂伸长率仅为10.5% ;可见，采用环氧化SBS LG501增韧效果更为显著。
[0010]实施例2
[ΟΟ?? ] 取L-聚乳酸(美国Natureworks公司产品4032D)80份，线形环氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS为韩国LG公司生产的SBS LG501，环氧化度摩尔百分比为36% )20份，将聚乳酸和环氧化SBS—起在密炼机中密炼15min，密炼温度为180°C，转矩为80rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为795.5J/m。
[0012]实施例3
[0013]取L-聚乳酸(美国Natureworks公司产品4032D)70份，线形环氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS为韩国LG公司生产的SBS LG501，环氧化度摩尔百分比为36% )30份，将聚乳酸和环氧化线形SBS—起在密炼机中密炼20min，密炼温度为195 °C，转矩为70rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为891.0J/m。
[0014]实施例4
[0015]取L-聚乳酸(美国Natureworks公司产品4032D)90份，星形环氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS为燕山石化公司产品SBS 4303，环氧化度摩尔百分比为26% )10份，将聚乳酸和环氧化SBS—起在密炼机中密炼5min，密炼温度为170 °C，转矩为60rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为114.2J/m。
[0016]实施例5
[0017]取L-聚乳酸(美国Natureworks公司产品4032D) 95份，线形环氧化苯乙稀-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS(SIS岳阳石化公司产品SIS 1105，环氧化度摩尔百分比为12% )5份，将聚乳酸和环氧化SIS—起在密炼机中密炼1min，密炼温度为200°C，转矩为80rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为56.0J/m。
[0018]实施例6
[0019]取DL-聚乳酸(大连理工大学实验室提供，数均分子量为17.5万，分子量分布指数为1.85)90份，线形环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS为北京燕山石化公司提供SBS1401，环氧化度摩尔百分比为28%) 10份，将聚乳酸和环氧化SBS—起在密炼机中密炼lOmin，密炼温度为170°C，转矩为60rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为148.7J/m。
[0020]实施例7
[0021]取D-聚乳酸(大连理工大学实验室提供，数均分子量为18.6万，分子量分布指数为1.91)90份，线形环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS为北京燕山石化公司提供SBS1401，环氧化度摩尔百分比为28% )10份，将聚乳酸和环氧化SBS—起在密炼机中密炼lOmin，密炼温度为170°C，转矩为60rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为98.5J/m。
[0022]实施例8
[0023]取L-聚乳酸(美国Natureworks公司产品4032D) 90份，线形环氧化苯乙稀-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SI/BS(大连理工大学实验室提供，数均分子量为18.1万，苯乙烯含量质量分数为30%，异戊二烯含量质量分数为35%，丁二烯含量质量分数为35% ；环氧化度摩尔百分比为30 % ) 10份，将聚乳酸和环氧化SI/BS—起在密炼机中密炼20min，密炼温度为195°C，转矩为70rpm，得到抗冲聚乳酸，Izod冲击强度为141.0J/m。
【主权项】
1.一类抗冲击聚乳酸，其特征在于:抗冲击聚乳酸是聚乳酸和环氧化热塑性弹性体的接枝聚合物，抗冲击聚乳酸中各组分比例，以抗冲击聚乳酸质量为100份计，其中环氧化热塑性弹性体的质量分数为5-30份，其余为聚乳酸;环氧化热塑性弹性体的环氧化度摩尔百分比为3-60%;聚乳酸的数均分子量为5-50万，环氧化热塑性弹性体的数均分子量为5-60万;环氧化热塑性弹性体具有线形或星形结构。2.根据权利要求1所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:环氧化热塑性弹性体选自环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、环氧化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、环氧化苯乙烯-异戊二烯/ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物热塑性弹性体中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求2所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:环氧化热塑性弹性体选自线形环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、星形环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求1、2或3所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:所述的环氧化热塑性弹性体的数均分子量为10-30万。5.根据权利要求1、2或3所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:环氧化热塑性弹性体的环氧化度摩尔百分比为10-40%。6.根据权利要求4所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:环氧化热塑性弹性体的环氧化度摩尔百分比为10-40%。7.根据权利要求1-6任一所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:聚乳酸选自L-聚乳酸、D-聚乳酸、DL-聚乳酸中的一种或几种的混合物。8.根据权利要求1-6任一所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:所述的聚乳酸的数均分子量为10-30万。9.根据权利要求7所述的抗冲击聚乳酸，其特征在于:所述的聚乳酸的数均分子量为10_30万ο10.权利要求1-9所述抗冲击聚乳酸的制备方法，其特征在于:将聚乳酸和环氧化热塑性弹性体放入密炼机内，以抗冲击聚乳酸质量为100份计，其中环氧化热塑性弹性体的质量分数为5-30份，其余为聚乳酸；密炼时间为5-20min，密炼温度为170-200°C，转矩为40-80rpm，得到抗冲击聚乳酸。
【专利摘要】本发明涉及一种抗冲击聚乳酸及其制备方法，该方法采用环氧化热塑性弹性体通过密炼共混接枝的方法对聚乳酸进行增韧改性，将聚乳酸和环氧化热塑性弹性体放入密炼机内，以抗冲击聚乳酸质量为100份计，其中聚乳酸质量分数为70-95份，环氧化热塑性弹性体质量分数为5-30份；密炼时间为5-20min，密炼温度为170-200℃，转矩为40-80rpm，得到抗冲击聚乳酸；环氧化热塑性弹性体选自环氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、环氧化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、环氧化苯乙烯-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；与环氧化橡胶相比，接枝反应工艺、增韧效果明显改善。
【IPC分类】B29B7/00, C08L53/02, C08G81/02, C08L67/04
【公开号】CN105713361
【申请号】CN201610211090
【发明人】李杨, 王艳色, 魏志勇, 冷雪菲, 任莹莹, 边宇飞
【申请人】大连理工大学