新型增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料及其制备方法
【专利摘要】该发明主要涉及一种增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料及其制备方法。该新型增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料以聚乳酸及聚碳酸酯作为主体原材料，加入适量的法国阿克玛公司的AX8900型增容剂EMG；成核剂选用有机成核剂己二酰苯甲酰肼（BHAD）。由上述原料及辅料制成的新型增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料具有较纯聚乳酸更优良的断裂伸长率、韧性等，有望取代传统完全非降解材料，应用于手机通讯，计算机等各个领域，缓解白色污染带来的环境问题。
【专利说明】
新型増容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及有一种增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚乳酸(poly-dactideacid), PLA)是具有优良力学性能、生物相容性、生物降解性及可再生合成高分子材料。在自然环境下，废弃的聚乳酸制品通过水解和生物代谢，可完全转变为二氧化碳和水。此后二氧化碳和水还可以经过植物光合作用生成淀粉，淀粉发酵后可成为聚乳酸合成的起始原料，对环境无污染，实现洁净的碳循环，是一种具备可持续发展特性的完全自然型可生物降解材料。
[0003]但聚乳酸也存在一些缺陷:(I)主链刚性大，柔性不佳，抗冲击性差，脆性高；(2)热变形温度低(0.46MPa负荷下为54°C); (3)聚乳酸结晶速率慢，注塑成型周期较长，不利于生产加工。上述的缺陷限制了聚乳酸材料的应用范围，因此，对聚乳酸的改性研究十分重要。
[0004]从目前的研究可以发现，需要同时提高PLA材料的韧性与耐热性，必须选择一种耐热性高且具有较高韧性的高分子，与此同时，其加工温度必须与PLLA的加工温度接近，防止PLA热降解。PC是一个理想的选择，其的维卡软化温度为144°C，并且具有较高的抗冲击强度。德国Bayer材料科技公司推出了一款PC/PLLA合金材料，但其耐热性仍无法满足汽车、电子产品等的应用需求。
[0005]将聚乳酸和聚碳酸酯进行共混来制备聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，一方面由于聚乳酸所具有的优异的流动性，可以改善聚碳酸酯难以成型加工的问题，另一方面可以提高聚乳酸的耐热性能和机械强度，但是在聚乳酸和聚碳酸酯的合金化制备过程中存在以下难点:二者相容性差、聚乳酸结晶性能差等问题。因此，人们在这些方面进行更多的研究。
[0006]但是，人们的研究大都集中在使用具有使制品的色泽、外观及分子量等下降的有机小分子反应型增容剂，如:酯交换剂等来改善聚乳酸/聚碳酸酯合金的相容性等方面，但是副作用的出现往往使得制品从色泽、分子量等方面发生不良的改变，影响产品的使用。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的问题，提供一种增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，相比纯聚乳酸，该合金材料的断裂伸长率、冲击强度、耐热性能均有不同程度提高。
[0008]本发明的目的之二在于提供该合金材料的制备方法。
[0009]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，其特征在于，该合金材料的组成及重量份数为: 聚乳酸10-90份；
聚碳酸酯10-90份；
增容剂1-7份；
成核剂ο-1份。
[0010]上述的聚乳酸为L-乳酸和D-乳酸中的至少一种，该聚乳酸的重均分子量为60000g/mol-600000g/mol。
[0011]上述的聚碳酸酯包括线性聚碳酸酯树脂、支链聚碳酸酯树脂和聚碳酸酯共聚物中的至少一种，重均分子量为10000g/mol-75000g/mol。
[0012]上述的增容剂EMG是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
[0013]上述的成核剂为有机类成核剂。
[0014]上述的有机类成核剂为:己二酰苯甲酰肼。
[0015]—种制备上述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料的方法，其特征在于该制备方法包含以下具体步骤:将所有原料加入进行熔融共混，加工温度为190至220 0C，转子转速为50至70转/分钟，停留时间为5至10分钟，经冷却、干燥和切粒，制得所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料。
[0016]本发明的技术方案是在聚乳酸/聚碳酸酯合金中加入增容剂EMG，由于增容剂EMG两亲聚乳酸相和聚碳酸酯相，我们通过示差扫描量热仪和偏光显微镜可以看出:合金材料中聚乳酸相与聚碳酸酯相的玻璃化温度的台阶逐渐变浅并且两相之间的界面逐渐变小。我们又通过使用注塑成型工艺制成的聚乳酸/聚碳酸酯合金发现:冲击强度、断裂伸长率和耐热性均有明显提高。同时从扫描电子显微镜(SEM)可以看出，随着增容剂EMG的加入，聚乳酸相和聚碳酸酯相间的相界面逐渐变得模糊，两相的大小也发生着相应的变化。
【附图说明】
[0017]图1.添加不同含量相容剂条件下的DSC升温曲线。
[0018]图2.样品h(左)及h_e7(右)的偏光显微镜明场图(10X放大)。
[0019]图3.由样品h及h_e7冲击断面的扫描电子显微镜图。
[0020]图4.由样品11，1111，1113，1117冲击强度示意图。
[0021]图5.由样品11，1111，11-63，1117断裂伸长率示意图。
[0022]图6.由样品h，h_el，h-e3，h-e7维卡软化点示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地说明本发明实施例所用的原料来源如下:
聚碳酸酯为拜耳公司的双酚A型聚碳酸酯(以下简称PC)2405，分子量为25000?28000g/molο
[0024]聚乳酸使用美国NATURE WORKS公司的PLA4032D(以下简称PLA)。
[0025 ] 增韧剂使用的是法国阿克玛的AX8900型树脂EMG (以下简称EMG )。
[0026]成核剂使用的是自行合成的己二酰苯甲酰肼BHAD(以下简称BHAD)。
[0027]本发明使用美国Thermofischer公司生产的HAAKE PolyLab QC型流变仪。
[0028]本发明主要性能测试方法如下:
缺口冲击强度:按ASTM D256进行测试，试样尺寸为64mm*12.7mm*3.2mm，缺口深度为2.2mm，测试设备为深圳新三思材料检测公司的ZBC 50摆锤冲击机。
[0029]断裂伸长率测试按ASTM D638进行测试，试样尺寸为168mm*13mm*3.2mm，测试速度为50mm/min，测试设备为深圳万测公司的万能拉伸试验机。
[0030]耐热性能测试按ASTM D648进行测试，试样尺寸为64mm*12.7mm*3.2mm，升温
速度为120°C/h，测试设备为深证市新三思材料检测有限公司的的微机控制热变形维卡软化试验机。
[0031 ] 扫描电子显微镜(SEM)是复纳科学仪器(上海)有限公司的pro型。
[0032]示差扫描量热仪(DSC)为美国TA公司的Q2000型。
[0033]偏光显微镜(POM)为德国Leica公司的DM2700P型。
[0034]注塑机为美国赛默飞世尔公司生产的HAAKE MINJET II注塑机。
[0035]参见图1?图6，图中11，11-61，11-62-七-67分别代表聚乳酸/聚碳酸酯合金中添加相容剂EMG的质量百分比含量为O，I，2…7 wt%。
[0036]参见图1由添加不同含量相容剂条件下的DSC升温曲线可知:随着EMG含量的增加，合金材料中聚乳酸相与聚碳酸酯相的玻璃化温度的台阶逐渐变浅，并且两相玻璃化温度之间的距离也略微接近。可以看出:EMG在两相间起到了一定的增容作用。
[0037]参见图2，由样品h及h-e7的偏光显微镜明场图可知:添加增容剂EMG后，聚乳酸及聚碳酸酯两相之间的界面逐渐变小，这是由于EMG增容后减少了两相间的界面张力所致。
[0038]参见图3，由样品h及h_e7冲击断面的扫描电子显微镜图可知:聚乳酸相和聚碳酸酯相间的相界面逐渐变得模糊，两相的大小也发生着相应的变化。
[0039]参见图4，由样品h，h-el，h-e3，h-e7冲击强度示意图可知:随着EMG含量的增加，聚乳酸/聚碳酸酯共混合金的冲击强度逐渐提升，进而改善了合金材料抗破坏的能力。
[0040]参见图5，由样品h，h-eI，h_e3，h_e7断裂伸长率示意图可知:随着EMG含量的增加，聚乳酸/聚碳酸酯共混合金的断裂伸长率逐渐提升。
[0041]参见图6，由样品h，h-el，h-e3，h-e7维卡软化点示意图可知:随着EMG含量的增加，聚乳酸/聚碳酸酯合金材料的耐热性呈现略微下降趋势，但总体而言EMG的加入对于改善材料耐热性能没有显著作用。
[0042]本发明的技术方案通过在聚乳酸/聚碳酸酯合金中加入增容剂EMG，由于增容剂EMG两亲聚乳酸相和聚碳酸酯相，从而促进了两相的相容性，使得两相界面变小并且细化了相区，是合金材料具有相比纯聚乳酸更好的力学性能和耐热性能。
[0043]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应该被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，其特征在于，该合金材料的组成及重量百分含量为: 聚乳酸10-90%; 聚碳酸酯10-90%; 增容剂1-7%; 有机类成核剂0-1%; 以上各组分的质量百分含量之和为100%。2.根据权利要求1所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的聚乳酸为L-乳酸和D-乳酸中的至少一种，该聚乳酸的重均分子量为60000g/mol-600000g/mol。3.根据权利要求1所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的聚碳酸酯内部结构包括线性型、支链型，重均分子量为10000g/mol-75000g/mol。4.根据权利要求1所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的增容剂EMG是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。5.根据权利要求1所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的有机类成核剂为:己二酰苯甲酰肼。6.—种制备根据权利要求1?7中任一项所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料的方法，其特征在于该制备方法包含以下具体步骤:将所有原料加入进行熔融共混，加工温度为190至220 0C，转子转速为50至70转/分钟，停留时间为5至1分钟，经冷却、干燥和切粒，制得所述的增容聚乳酸/聚碳酸酯合金材料。
【文档编号】C08L23/08GK105860463SQ201610130568
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】李贵飞, 朱俊, 徐盛华, 杜祎轩
【申请人】上海大学