专利名称：一种改性聚乳酸树脂组合物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改性聚乳酸树脂组合物及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。
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。聚乳酸(PLA)是产量最大的可降解塑料制品，具有较高的力学强度，但是韧性和耐热性较差，因此针对聚 乳酸韧性和耐热性方面的改性较多。经过对韧性和耐热性方面改性后，聚乳酸的综合力学性能得到非常明显的提升，具有作为工程塑料的潜力，如小家电外壳注塑件等。而作为工程塑料使用，要求材料具有一定的阻燃性能，因此，对于聚乳酸在工程塑料领域的应用来讲，应该在保持高强度的前提下，在韧性，耐热性以及阻燃性三方面综合改性。然而，现有技术中针对聚乳酸的改性往往只针对单一性能的改进。如单独对韧性进行改性、单独对耐热性进行改性或单独对阻燃性进行改性。另外，将韧性及耐热性结合起来的改性专利也有见报道。如中国专利申请(公开号:CN101914274A)公布了一种完全生物降解透明高韧性聚乳酸树脂及制备方法，将聚乳酸与聚1，2-丙二醇己二酸酯及其它助剂混合，采用适当加工方法，可得到超韧聚乳酸。又如中国专利申请(公开号:CN101337416A)公布了一种耐热聚乳酸射出成型品的制造方法，将聚乳酸与成核的混合物于注塑机中注塑成型得到半成品，然后将半成品于适当温度下退火处理，使聚乳酸树脂结晶完全从而增加耐热性。又如中国专利申请(公开号:CN102924892A)公布了一种高耐热高韧性聚乳酸树脂组合物及其制备方法，100重量份聚乳酸树脂组合物中含有50 99.5重量分的聚L乳酸均聚物，0.5 50重量份聚D乳酸共聚物，所述聚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，具有较高的耐热性和韧性。相对而言，对聚乳酸阻燃改性的研究较少，而兼顾韧性与耐热性的阻燃聚乳酸的专利更为少见。如中国专利申请(公开号:CN101337416A)公布了一种增韧无卤阻燃聚乳酸共混材料，在加入阻燃剂的同时添加适量的增韧剂，得到具有改良韧性的聚乳酸阻燃产品。由以上现有技术可以看出，针对聚乳酸在工程塑料领域的应用来讲，针对韧性、耐热性以及阻燃性是不可回避的问题，然而现有技术中大多集中在某单一性能或者两项性能进行改性，对于同时兼具高韧性、高耐热性及高阻燃性三方面进行全面改性的工作极少提及，也未提及阻燃剂对韧性和耐热性的影响。如中国专利申请(公开号:CN101787185A)公开一种耐热聚乳酸阻燃材料，在聚乳酸中加入聚碳酸酯，脂肪族聚酯，交联剂，无齒阻燃剂等助剂混合，所得材料具有耐热性，阻燃性及较高韧性。但是该共混物中加有不可降解树脂聚碳酸酯，影响聚乳酸的降解性能
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的问题，提供一种改性聚乳酸树脂组合物及其制备方法和应用。能够实现兼具高韧性、高耐热性和高阻燃性的技术效果。本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种改性聚乳酸树脂组合物，该组合物包括以下成分的重量份:聚乳酸:50 90 ;增韧剂:1.0 15 ;成核剂:0.5 15份；阻燃剂:1.0 25 ;所述的增韧剂为具有柔韧性的可生物降解的聚合物；所述的阻燃剂选自含氮阻燃齐U、含磷阻燃剂、含磷和氮的阻燃剂、丙烯酸酯类与硅氧烷类的共聚物中的一种或几种；所述的改性聚乳酸树脂组合物兼具韧性、耐热性和阻燃性。本发明的改性聚乳酸树脂组合物，以聚乳酸为基体树脂，通过在基体聚乳酸树脂中加入增韧剂、成核剂以及阻燃剂，一方面由于增韧剂加入的量过多，会使耐热性下降。另一方面，加入增韧剂增加韧性的同时，又会使材料的阻燃性能下降，而阻燃剂的加入又会影响材料的耐热性和韧性。因此，本发明通过控制各材料之间的组成及含量,使材料相互之间起到协同作用，从而实现兼具韧性、耐热性和阻燃性的改性聚乳酸树脂组合物，且本发明的改性聚乳酸树脂组合物不需要加入不可降解的聚碳酸酯不会影响材料的降解性能。因此，本发明的改性聚乳酸树脂组合能够实现兼具韧性、耐热性和阻燃性的效果，还能够保证产品具有较好的降解率，制品中的有机高分子部分能够完全降解。在上述的改性聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述改性聚乳酸树脂组合物包括以下成份的重量份:聚乳酸:70 80 ;增韧剂:5.0 10 ;成核剂:2.0 10份;阻燃剂:5.0 15。在上述的改性聚乳酸树脂组合物中，本发明通过研究发现支化聚乳酸的韧性高于线型聚乳酸，但是过高的支化度会影响聚乳酸的结晶速率和结晶度。然而结晶度变化对材料的耐热性和韧性有较大的影响，结晶度的增大使材料的韧性降低，而耐热性增加的问题；结晶度降低又会使材料韧性增加而耐热性降低的问题，从而导致存在耐热性增加而韧性降低或耐热性降低而韧性性增加的问题。作为优选，所述聚乳酸的支化度为I 12。作为进一步的优选，所述聚乳酸的支化度为3 6。在上述的改性聚乳酸树脂组合物中，作为优选，所述具有柔韧性的可生物降解的聚合物选自增韧剂B1、增韧剂B2、增韧剂B3或增韧剂B4中的一种或几种。其中，所述增韧剂BI的结构式如下:
权利要求
1.一种改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，该组合物包括以下成份的重量份: 聚乳酸:50 90 ;增韧剂:1.0 15 ;成核剂:0.5 15份；阻燃剂:1.0 25 ; 所述的增韧剂为具有柔韧性的可生物降解的聚合物；所述的阻燃剂选自含氮阻燃剂、含磷阻燃剂、含磷和氮的阻燃剂、丙烯酸酸类与硅氧烷的共聚物中的一种或几种；所述改性聚乳酸树脂组合物兼具韧性、耐热性和阻燃性。
2.根据权利要求1所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述聚乳酸的支化度为I 12。
3.根据权利要求1所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述具有柔韧性的可生物降解的聚合物选自增韧剂B1、增韧剂B2、增韧剂B3或增韧剂B4中的一种或几种； 所述增韧剂BI的结构式如下:1補。賞— ο oj η 式中X选自2 6的整 数，y选自I 6的整数；n选自500 3000的整数； 所述增韧剂B2的结构式如下:L O O 」ni L ο OlmI 式中X1' Z1各自独立的选自2 6的整数；y1、P1各自独立的选自I 6的整数；％、Iii1各自独立的选自20 1500的整数； 所述增韧剂B3的结构式如下:
4.根据权利要求3所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的增韧剂BI选自聚丁二酸丁二醇酯、聚已二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯中的一种或几种；所述增韧剂B2选自已二酸-Co- 丁二醇-Co-对苯二甲酸共聚物、已二酸-Co- 丁二醇-Co- 丁二酸共聚物中的一种或两种；所述增韧剂B3选自聚已内酯；所述增韧剂B4选自苯乙烯-Co-乙烯-CO- 丁烯-CO-苯乙烯嵌段共聚物。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述阻燃剂至少包括丙烯酸酯类与硅氧烷的共聚物，其结构式如下:
6.根据权利要求1所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述含氮阻燃剂选自三聚氰胺脲酸盐、三聚氰胺、聚异氰脲酸酯或异氰脲酸酯中的一种或几种；所述含磷阻燃剂选自红磷、磷酸三甲苯酯、三苯基膦酸脂、间苯二酚双膦酸脂、双酚A 二 (二苯基)膦酸脂或双酚A 二 (二甲基)膦酸脂中的一种或几种；所述含氮和磷阻燃剂选自聚磷酸胺、密胺磷酸盐、密胺焦磷酸盐或密胺聚磷酸盐中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述的成核剂选自滑石粉、硅灰石、硫酸钙晶须或碳化硅晶须中的一种或几种，且所述成核剂的长径比为5:1 15:1。`
8.根据权利要求1-4任意一项所述的改性聚乳酸树脂组合物，其特征在于，所述聚乳酸为聚L乳酸,所述聚L乳酸的支化度为I 12,且数均分子量为IX IO4 5X 105。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述改性聚乳酸树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: 将聚乳酸、增韧剂、成核剂和阻燃剂按比例混合，然后，在熔融状态下进行挤出造粒，得到改性聚乳酸树脂组合物。
10.一种如权利要求1-8任意一项所述改性聚乳酸树脂组合物的应用，其特征在于，所述改性聚乳酸树脂组合物用于塑料制品。
全文摘要
本发明涉及一种改性聚乳酸树脂组合物及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。解决现有的不能同时实现高韧性、高耐热性和阻燃性的技术问题，提供一种改性聚乳酸树脂组合物包括以下成份的重量份聚乳酸50～90；增韧剂1.0～15；成核剂0.5～15份；阻燃剂1.0～25。同时，本发明还提供了该改性聚乳酸树脂组合物的制备方法，包括将聚乳酸、增韧剂、成核剂和阻燃剂按上述比例混合，然后，在熔融状态下进行挤出造粒，得到改性聚乳酸树脂组合物。本发明的产品兼具高韧性、高耐热性和高阻燃性以及良好的加工性能，能够应用于工程塑料；且本发明的工艺过程简化、加工效率高、易于操作和生产成本低。
文档编号C08L101/00GK103146161SQ20131010817
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者刘焱龙, 梁伟, 冯立栋, 项盛, 孙彬, 边新超, 陈志明, 宋辉斌, 朱荣华 申请人:浙江海正生物材料股份有限公司