本发明涉及生物降解聚乳酸材料改性领域，特别涉及一种透明增韧聚乳酸及其制备方法。
背景技术：
高分子材料为人类社会的发展做出了巨大贡献，尤其是在近一百年中，形形色色的高分子材料融入到我们生活中的每一个细节，使我们的生活越来越方便、快捷。然而大量的难降解石油基材料的使用，不仅消耗了我们的石油资源，也给环境带来巨大负担。生物可降解材料则可以完全解决这两个问题，因此生物基高分子材料受到人们越来越多的关注和研究。
聚乳酸(pla)是由可再生的植物资源(如玉米、木薯)中提取的淀粉为原料经过生物发酵制备而成。其制品在废弃后可以很快被微生物完全降解为二氧化碳和水，不会对环境造成负担。目前国内外每年聚乳酸的产量已经达到20万吨，随着性能的不断完善和材料应用的扩大，产能还会递增，可见其发展前景十分广阔。此外，聚乳酸具有良好的透明性和物理性能，在很多领域已经有了成熟的应用，例如包装材料、无纺布、医药领域等等。但是聚乳酸自身的脆性较大，耐热性不佳，限制了聚乳酸的应用。
为了扩大聚乳酸的应用领域，许多学者和研发人员对聚乳酸进行了较多的改性研究。但是在可完全降解透明增韧聚乳酸方面研究的并不多。其中申请号为201310101844的中国专利文献公开了一种制备完全生物降解增塑聚乳酸的方法，将聚己二酸二甘醇酯与聚乳酸熔融共混制备得到，此法可保证材料的降解性能和透明性，但是聚己二酸二甘醇酯价格昂贵，材料的制备成本较高，无法大规模生产。在申请号为201610121527的中国专利中公开将聚乳酸和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯共混，韧性提高的同时牺牲了聚乳酸的透明性。中国专利201010618280公开了柠檬酸三丁酯和环己烷-1，2-二羧基二异壬酯增塑聚乳酸的方法，材料的断裂伸长率达到325％，但是由于小分子增塑剂加入过多，在后期会因较大的迁移脱出导致性能的下降。本发明中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物价格较低，透明度高，降解性能良好，制备的材料具有高熔体强度和良好的韧性，聚乳酸分子量分布的扩大以及不同分子量增塑剂的配合使用抑制了增塑剂的迁移和后结晶。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种可完全降解透明增韧聚乳酸及其制备方法，得到的混合物具备可完全生物降解、高冲击强度和高透明度，可以满足透明包装材料以及一次性透明餐具的要求，且制备方法简单，成本低，可实现大规模工业化生产。
本发明首先提供一种可完全降解透明增韧聚乳酸材料，材料各组分按照重量份数包括：聚乳酸60-85份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-20份，增塑剂5-15份，扩链剂0-1.5份，成核剂0-3份。
优选的是，所述的聚乳酸的重均分子量为90000-180000g/mol。
优选的是，所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重均分子量为200000-600000g/mol。
优选的是，所述的增塑剂聚乙二醇的重均分子量为400-6000g/mol，聚丙二醇的重均分子量为400-6000g/mol。
优选的是，所述的成核剂是酰肼类化合物，tmc-300和tmc-306的一种或两种。
优选的是，所述的扩链剂是六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯的一种或几种。
根据权利要求1所述的一种可完全降解透明增韧聚乳酸的制备方法，其特征在于：将聚乳酸、增塑剂、扩链剂混匀后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、成核剂、抗氧剂，得到混合物，将上述混合物在150℃-190℃共混挤出，得到聚乳酸树脂，材料各组分按照重量份数包括：聚乳酸60-85份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-20份，增塑剂5-15份，扩链剂0-1.5份，成核剂0-3份。
上述的熔融共混造粒采用的是双螺杆挤出机，其中挤出机各段的温度设定为150℃，160℃，180℃，190℃，190℃，180℃，180℃，185℃，185℃。螺杆转速在150-350rpm/min。
本发明将聚乳酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、增塑剂、扩链剂混匀后，通过双螺杆挤出机熔融造粒得到可完全降解的透明增韧高耐热聚乳酸材料，具备非常优异的性能，尤其大幅度改善了聚乳酸的脆性，提高了冲击强度和断裂伸长率，材料可以广泛的应用到透明泡罩包装以及耐热的透明餐盒上，进而扩大了聚乳酸材料的应用范围。
本发明通过使用可以完全降解的透明乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作为增韧剂，自身的可降解性能使共混后材料仍为完全降解材料。通过调配聚乳酸分子量分布和控制高分子量组分含量使得材料的韧性提高，大幅度减少了小分子增塑剂的添加量，聚乳酸的高透明度也得以保持；并且通过使用不同分子量的聚乙二醇和聚丙二醇复配以及在共混时原位接枝扩链，增大了增塑剂分子与聚乳酸分子的作用，增塑剂的迁移得到了抑制，且使聚乙二醇的后结晶极大的降低，从而减少了因高分子量聚乙二醇结晶带来的相分离问题。相较于目前脆性较大的聚乳酸树脂，本发明提供的聚乳酸材料冲击强度达到25kj/m2，断裂伸长率可达316％，熔体强度获得较大提高，且材料的模量和拉伸强度并没有损失太多，最终材料完全满足应用要求。
具体实施方式
为了可以更好的理解本发明，进一步对本发明作详细阐述。
本发明的透明增韧聚乳酸材料，其按照重量份数包括：聚乳酸60-85份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-20份，增塑剂5-15份，扩链剂0-1.5份，成核剂0-3份。
聚乳酸60-85份，在环境温度190℃，负荷为2.16kg时，所述聚乳酸的熔融指数为(2-25)g/10min，控制分子量分布和聚乳酸高分子量组分，材料的韧性提高；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5-20份，所述的可降解乙烯-醋酸乙烯酯共聚物重均分子量200000-600000g/mol，其为透明颗粒。
增塑剂5-15份，所述增塑剂为无毒环保型增塑剂，包含聚乙二醇，重均分子量为200-6000g/mol；分子量小于等于1000g/mol时常温下为液态，其余常温下为固态；聚丙二醇的重均分子量为400-6000g/mol，常温下为粘稠液体，采用高低分子量的增塑剂进行复配，改善增塑效果的同时还可以抑制增塑剂的迁移和后结晶行为；
所述的成核剂是酰肼类化合物，tmc-300和tmc-306的一种或两种，其可以大幅度降低聚乳酸的半结晶时间，使其快速形成小球晶，最终材料获得较高结晶度，耐热性能得到改善且不影响透明性。
扩链剂是异氰酸酯类化合物，可以与羟基发生反应，此处用于扩链增塑剂，减弱迁移效应引起的增塑效果下降，并抑制高分子量聚乙二醇的后结晶，防止其与聚乳酸相分离；
本发明中还包含有必要的抗氧剂和润滑剂，抗氧剂防止材料高温加工时的降解，润滑剂可以减弱加工时的内外摩擦。
实施例如下：
以上实施例中l130的分子量为100000g/mol，l175的分子量为170000g/mol。
将以上所需物料按照重量百分比称重混匀后，放入按要求设置温度的挤出机中，造粒后将粒子在60℃真空干燥器中干燥8小时。
将以上各实施例聚乳酸材料成型后，依据gb/t1040.2测量材料的拉伸强度，依据gb/t9431测试冲击强度，gb/t1634.1-2测试热变形温度，gb/t19658测试光透光率和雾度值。
表1：实施例的测试结果
通过上述的实验结果可知，本发明提供的聚乳酸材料的韧性完全满足一般包装材料和医用材料的使用要求，冲击强度可达25kj/m2，断裂伸长率达到316％，热变形温度在110℃，透光率达到90％，材料的透明度没有明显降低，耐热性能也得到了改善，更为宝贵的是本发明的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具备很好的降解性能，使用量在降解材料要求的范围内，通过复配使用不同分子量的pla，以及保证高分子量pla的使用比例，可以扩大分子量分布，提高了聚乳酸的韧性。增塑剂的复配和扩链使性能保持率得以提高，一次性解决了聚乳酸透明增韧耐热的技术壁垒，具有很强的实用性。
以上实施例只是用于帮助理解本发明的技术方法和其核心的思想。但是应当理解，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明所阐述的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出简单的改变，都应该包括在本发明之内。