一种聚乳酸/Zn+耐热复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种耐热复合材料及其制备方法，具体涉及一种聚乳酸/zn+耐热复合材料及其制备方法，属于复合材料改性
技术领域：
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背景技术：
：传统的高分子材料大多以不可再生的石油化工资源为原料，随着石油资源的日益枯竭，传统的高分子材料不仅难以降解，还给环境带来巨大破坏。聚乳酸(pla)作为一种脂肪族热塑性聚酯，是一种生物可降解的绿色环保高分子材料，具有良好的环境友好性、生物相容性、可加工性、能源经济性，在工业用品中具有广泛的应用。另外，聚乳酸除了有着良好的透明度、光泽的外观、较低的加工成本和良好的加工性能外，还具有优异的机械性能，例如：高模量、高强度。因此，它被视为可替代传统石油基聚合物最具潜力的塑料品种之一。但是聚乳酸依然存在一些缺点，例如：玻璃化转变温度低、结晶速率慢、韧性差、不耐热等。因此改善聚乳酸的结晶性能和耐热性，对于扩大聚乳酸的应用范围，使其能够替代部分现有的工程塑料，具有非常重大的意义。聚乳酸是一种半结晶聚合物，耐热温度在60℃左右，聚乳酸的耐热性取决于结晶度及其结晶行为。为了提高聚乳酸的耐热性能，国内外改性方法主要分为两大类：一是通过添加成核剂，改善加工工艺提高聚乳酸的结晶性能，从而提高耐热性。二是通过与其他耐热性的高分子材料、无机纳米材料共混，来实现改善耐热性能的目的。目前报道了多种聚乳酸成核剂，例如滑石粉、碳纳米管、金属纳米粒子，同时有研究发现，ag-cu和zno纳米粒子能够提高聚乳酸/聚乙二醇复合材料的结晶度，材料强度也有所提高，并且纳米粒子在复合材料中具有良好的分散性。另外，也有报道说明聚甲醛、聚碳酸酯、尼龙、abs等都可以通过共混改性提高聚乳酸的耐热性能。有研究制备了pla与聚己内酯(pcl)的二元共混物，pcl的存在明显降低了pla的结晶温度，并使得pla的结晶度略有上升。虽然目前已有很多文献报道，但总体效果不尽如意。技术实现要素：为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚乳酸/zn+耐热复合材料及其制备方法。为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种聚乳酸/zn+耐热复合材料，包括聚乳酸和zn+。优选的、zn+含量为0.2％～1％。优选的、zn+为氯化锌、硬脂酸锌或乙酸锌中的一种。一种聚乳酸/zn+耐热复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将聚乳酸和zn+原材料在真空干燥箱中干燥；步骤二：将步骤一中干燥完成的聚乳酸与zn+熔融共混，在转矩流变仪中密炼；步骤三：将步骤二中密炼完成的混合物在真空压膜机中模压成型。优选的、步骤一中干燥条件为40℃下干燥12h。优选的、步骤二中密炼条件为190℃下密炼10min。优选的、步骤三中模压成型温度为180℃。本发明的有益之处在于：(1)加入少量zn+就能够同时提高聚乳酸的结晶度和维卡软化温度，提高了材料的使用温度，拓宽了聚乳酸材料的应用范围；(2)zn+作为聚乳酸改性剂，价格低廉，经济实用，在工业上有很广阔的应用前景；(3)材料加工工艺简单，在加工过程中不会产生有毒物质，原材料绿色可降解，制成的聚乳酸复合材料是生物基环保材料。附图说明图1是本发明具体实施例1中不同氯化锌含量下聚乳酸复合材料的热重分析曲线；图2是本发明实施例1不同氯化锌含量下聚乳酸复合材料的维卡软化点柱状图；图3是本发明具体实施例2中不同硬脂酸锌含量下聚乳酸复合材料的热重分析曲线；图4是本发明具体实施例3中不同乙酸锌含量下聚乳酸复合材料的热重分析曲线。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。实施例1取聚乳酸100份，氯化锌分别为聚乳酸质量的0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％，在40℃真空干燥箱下干燥12h，在转矩流变仪中190℃下熔融共混10min，然后在180℃下模压成型，获得聚乳酸/氯化锌耐热复合材料。表一记载了本实施例氯化锌含量与聚乳酸/氯化锌复合材料的玻璃化转变温度tg、冷结晶温度tc、熔融焓△hm、结晶焓△hcc和结晶度之间的对应关系，表中显示当氯化锌含量达到0.8％时，聚合物结晶度提高到7.23％，说明了氯化锌的加入有效的提高了聚合物的结晶度。将聚乳酸/氯化锌耐热复合材料在n2氛围下以10℃/min的速率从室温升到450℃，获得热失重曲线，如图1所示，图1显示了随着氯化锌含量的升高，复合材料的降解温度逐渐降低。图2显示当氯化锌含量达到0.4％时，维卡软化温度从68℃提高到79℃，这说明复合材料的使用温度有所提高。表一实施例2取聚乳酸100份，硬脂酸锌分别为聚乳酸质量的0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％，在40℃真空干燥箱下干燥12h，在转矩流变仪中190℃下熔融共混10min，然后在180℃下模压成型，获得聚乳酸/硬脂酸锌耐热复合材料。表二记载了本实施例氯化锌含量与聚乳酸/硬脂酸锌复合材料的玻璃化转变温度tg、冷结晶温度tc、熔融焓△hm、结晶焓△hcc和结晶度之间的对应关系，表中显示当硬脂酸锌含量达到0.4％时，聚合物结晶度提高到11.76％。将聚乳酸/硬脂酸锌耐热复合材料在n2氛围下以10℃/min的速率从室温升到450℃，获得热失重曲线，如图3所示，图3显示随着硬脂酸锌含量的升高，复合材料的降解温度逐渐降低，但是0.4％含量的硬脂酸锌复合材料的降解温度出现了拐点，反而高于0.2％含量的硬脂酸锌复合材料，这是由于结晶度的提高导致复合材料热稳定的提高，因此说明硬脂酸锌的添加，有效的提高了复合材料的结晶度和热稳定性。表二硬脂酸锌含量/％tg/℃tc/℃△hm/(j*g-1)△hcc/(j*g-1)结晶度/％059.39103.0222.0516.585.880.256.0291.9019.8914.405.920.456.2992.4227.1316.2411.760.654.2391.6920.1414.406.210.855.1493.8732.6724.778.56152.5989.8232.4223.399.81实施例3取聚乳酸100份，乙酸锌分别为聚乳酸质量的0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％，在40℃真空干燥箱下干燥12h，在转矩流变仪中190℃下熔融共混10min，然后在180℃下模压成型，获得聚乳酸/乙酸锌耐热复合材料。表三记载了本实施例氯化锌含量与聚乳酸/乙酸锌复合材料的玻璃化转变温度tg、冷结晶温度tc、熔融焓△hm、结晶焓△hcc和结晶度之间的对应关系，表3中显示当乙酸锌含量达到0.4％时，聚合物结晶度提高到20.91％。将聚乳酸/乙酸锌耐热复合材料在n2氛围下以10℃/min的速率从室温升到450℃，获得热失重曲线，如图4所示，图4显示了随着乙酸锌含量的升高，复合材料的降解温度逐渐降低。表三乙酸锌含量/％tg/℃tc/℃△hm/(j*g-1)△hcc/(j*g-1)结晶度/％059.39103.0222.0516.585.880.249.2083.2115.981.8915.150.448.1882.8922.232.7820.910.648.8482.5418.794.6215.230.841.4982.1719.963.7117.47147.5981.0420.179.3611.62需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。当前第1页12