一种高韧性聚乳酸基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种高韧性聚乳酸基复合材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪以后，高分子材料的应用及其发展极大地改善了人们的生活，高分子材料 已与钢铁、木材以及水泥并列成为材料领域的四大支柱。然而，高分子材料的生产和消费也 产生了两个重大课题:有限的石油资源被大量消耗和广泛的废弃聚合物造成环境污染，这 些问题已经引起了全世界的高度重视。
[0003] 在众多已经开发的生物降解高分子材料中，聚乳酸(PLA)被誉为是最具发展潜力 的品种之一。这是因为，聚乳酸以可再生资源为原料，具有良好的生物相容性和可完全生物 降解性，是一种能够维持自然界"碳循环平衡的材料"，所以，聚乳酸的开发应用能够减少废 弃高分子材料对环境的污染，能够有效地节省石油资源，并且能够避免由于二氧化碳净排 放量增加而导致的地球温室效应加剧。聚乳酸具有类似于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙 烯(PS)等通用塑料的众多优良性能，应用领域广泛，被认为是最有前途的包装材料。
[0004] 聚乳酸是一种集生物降解性、生物可吸收性于一体的绿色热塑性聚酯，具有较好 的力学强度、弹性模量和热成型性，降解产物能渗入人体代谢，广泛应用于医疗、药学、农 业、包装业、服务行业等领域，被认为是迄今为止最有市场潜力的可降解聚合物。然而，与其 他高分子材料相同，冲击强度较低限制了聚乳酸在航空、电子、汽车等领域的应用，为此开 发具有较高韧性的绿色环保聚乳酸显得尤为迫切。
[0005]聚乙烯是一种常见的通用塑料，具有结构简单、化学稳定性好、应用范围广等诸多 优点。国内外已有许多关于聚乙烯/聚乳酸共混体系的研究，虽然添加聚乙烯可以提高聚乳 酸的抗冲性能，但是由于两者化学结构迥异、相容性差，制得的聚乙烯/聚乳酸复合材料的 性能仍有待提高。淀粉是一种常见的天然高分子，具有来源广泛、颗粒细小、成本低廉等优 点，常被用作填料来降低聚合物的成本。将淀粉与聚乳酸共混来降低聚乳酸的成本，但是亲 水性的淀粉与疏水性的聚乳酸之间的界面结合力太弱，即两者相容性差。所以将聚乙烯、聚 乳酸、淀粉合理配比，添加合理的相容剂，制成性能更好的复合材料已成为一个新的探索方 向。
【发明内容】
[0006] 针对以上技术问题，本发明提供了一种高韧性聚乳酸基复合材料及其制备方法， 将高密度聚乙烯(HDPE)与PLA共混，并采用乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元 嵌段物(E-BA-GMA)作为相容剂改善PLA与HDPE的相容性；同时，为了降低聚乳酸的成本，将 热塑性淀粉添加到PLA/HDPE共混体系中，并添加自制的淀粉接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯 (Starch-g-GMA)来提高热塑性淀粉在PLA/HDPE/TPS共混体系中的分散性。
[0007] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] 一种高韧性聚乳酸基复合材料，所述的高韧性聚乳酸基复合材料由高密度聚乙 烯、热塑性淀粉、相容剂、成核剂、抗氧剂、润滑剂及聚乳酸树脂混合构成，其中各个组分的 重量百分比为：聚乳酸树脂45%~90%、高密度聚乙烯5.0%~20%、热塑性淀粉0.1 %~ 30 %，相容剂0 · 1 %~10 %、成核剂0 · 01 %~2 %、抗氧剂0 · 01 %~2 %、润滑剂0 · 01 %~2 %。
[0009] 作为优选，所述的聚乳酸树脂的重均分子量为8~12万。
[0010]作为优选，所述的高密度聚乙烯为5300B。
[0011]作为优选，所述的热塑性淀粉为NKL-L。
[0012]作为优选，所述的相容剂为 E-BA-GMA、EVA、Starch-g-GMA、Starch-g-BA 中的一种 或几种。
[0013]作为优选，所述的成核剂为取代二苄叉山梨醇。
[0014]作为优选，所述的抗氧剂为3114、168中的一种或几种。
[0015 ]作为优选，所述的润滑剂为Hs t。
[0016] -种高韧性聚乳酸基复合材料的制备方法，具体步骤为：
[0017] 1)干燥预混过程:按配方量将聚乳酸树脂、高密度聚乙烯、热塑性淀粉、相容剂、成 核剂、抗氧剂、润滑剂分别干燥后再混合均匀；
[0018] 2)共混挤出过程:将步骤1)中的共混物通过双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆中的 温度为160~210°C，螺杆转数为20~200rpm;
[0019 ] 3)注塑成型过程:将步骤2)中的挤出物在注塑机中成型，注塑温度160~210°C，注 塑压力5~12MPa，模具温度80~120°C。
[0020] 本发明的有益效果:本发明将高密度聚乙烯(HDPE)与PLA共混，并采用乙烯-丙烯 酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元嵌段物(E-BA-GMA)作为相容剂改善PLA与HDPE的相容 性；同时，为了降低聚乳酸的成本，将热塑性淀粉添加到PLA/HDPE共混体系中，并添加自制 的淀粉接枝丙烯酸丁酯(Starch-g-GMA)来提高热塑性淀粉在PLA/HDPE/TPS共混体系中的 分散性。与现有改性技术相比，本发明材料易得，生产工艺简单，改善了聚乳酸材料脆、耐热 性较差、HDPE加工流动性差的缺点，通过添加热塑形淀粉，一方面提高了基体树脂的结晶性 能，一方面降低了材料的价格，实现了大规模的工业化生产，拓展了聚乳酸在薄膜吹塑、家 庭装饰、汽车内饰等诸多领域的应用。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例1
[0023] -种高韧性聚乳酸基复合材料的制备方法，具体步骤为：
[0024] 1)干燥预混过程：将聚乳酸树脂45%、高密度聚乙烯（5300B)20%、热塑性淀粉 (疆1^)30%、相容剂化￥4)3.7%、成核剂(取代二苄叉山梨醇)0.3%、抗氧剂(31440.3%、 1680.6% )、润滑剂(Hst)0.1 %分别干燥后再混合均匀；
[0025] 2)共混挤出过程:将步骤1)中的共混物通过双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆中的 温度为160°C，螺杆转数为200rpm;
[0026] 3)注塑成型过程:将步骤2)中的挤出物在注塑机中成型，注塑温度160°C，注塑压 力12MPa，模具温度120°C。
[0027] 实施例2
[0028] 1)干燥预混过程：将聚乳酸树脂90%、高密度聚乙烯（5300B)5%、热塑性淀粉 (NKL-L)4.87%、相容剂(Starch-g-GMA)O.l%、成核剂(取代二苄叉山梨醇)0.01%、抗氧剂 (3144) 0.01 %、润滑剂(Hst) 0.01 %分别干燥后再混合均匀；
[0029] 2)共混挤出过程:将步骤1)中的共混物通过双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆中的 温度为210°C，螺杆转数为20rpm;
[0030] 3)注塑成型过程:将步骤2)中的挤出物在注塑机中成型，注塑温度210°C，注塑压 力5MPa，模具温度80°C。
[0031] 实施例3
[0032] 1)干燥预混过程:将聚乳酸树脂70%、高密度聚乙烯(5300B) 13.9%、热塑性淀粉 (NKL-L)0 · 1 %、相容剂(E-BA-GMA 6 · 0 %、Starch-g-GMA 4 · 0 % )、成核剂(取代二苄叉山梨 醇)2%、抗氧剂(3144)2%、润滑剂(Hst)2%分别干燥后再混合均匀；
[0033] 2)共混挤出过程:将步骤1)中的共混物通过双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆中的 温度为180°C，螺杆转数为160rpm;
[0034] 3)注塑成型过程:将步骤2)中的挤出物在注塑机中成型，注塑温度180°C，注塑压 力8MPa，模具温度100°C。
[0035] 实验分析
[0036] -种高韧性聚乳酸基复合材料的制备方法，具体步骤为：
[0037] 1)干燥预混过程:按配方量将聚乳酸树脂、高密度聚乙烯、热塑性淀粉、相容剂、成 核剂、抗氧剂、润滑剂分别干燥后再混合均匀；
[0038] 2)共混挤出过程:将步骤1)中的共混物通过双螺杆挤出机共混挤出，双螺杆中的 温度为160~210°C，螺杆转数为20~200rpm;
[0039 ] 3)注塑成型过程:将步骤2)中的挤出物在注塑机中成型，注塑温度160~210°C，注 塑压力5~12MPa，模具温度80~120°C。
[0040] 配方1:聚乳酸树脂69.5%、高密度聚乙烯（530(^)18.7%、热塑性淀粉（疆1^-1^) 10 %、成核剂(取代二苄叉山梨醇)0.5 %、抗氧剂(3144:0.3%、168:0.6%)、润滑剂(Hst) 0·4%〇
[0041 ] 配方2:聚乳酸树