一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法

本发明涉及一种增韧复合材料制备方法，特别是涉及一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)是一种可生物降解和生物相容的热塑性塑料，具有高模量、高强度、高透明度和优异的加工性能，这使得它被广泛用于生物降解材料的改性研究。然而，聚乳酸具有一些固有的弱点，如延展性差和断裂拉伸伸长率低，这极大地限制了聚乳酸在各个领域的应用。

2、聚碳酸亚丙酯(ppc)是一种由“温室气体”二氧化碳和环氧丙烷合成的材料。这不仅减少了对石油资源的依赖，而且有效缓解了温室效应。ppc作为一种生物降解材料拥有良好的韧性。这与pla在力学性能上是互补的。然而，尽管二者由于其相似的化学结构而具有一定程度的相容性，但许多研究表明，这种相容性很低，所以共混材料的力学性能不能满足要求。因此，有必要找到一种简单有效的方法来改善pla/ppc共混物的相容性，以提高其力学性能。

3、公开专利号cn103254596b的发明专利申请，其公开了pla/ppc生物降解复合材料及其制备方法，通过加入改性淀粉来改善两者的性能。但是采用改性淀粉作为增容剂，增容效果不如本发明高。

4、公开专利号cn108359230a的发明专利申请，其公开了制备可降解pla/ppc薄膜的方法，通过加入蒙脱土来改善共混物的力学性能，但由于蒙脱土与聚合物的相容性不佳故而使用聚己内酯来改善蒙脱土与基体材料的相容性,然而却未加入接枝物来改善两种基体的相容性。

5、公开专利号cn109385059a的发明专利申请，其公开了一种可以抗菌的高韧性pla/ppc生物降解复合材料及其制备方法，其利用pla/ppc生物降解复合材料进行碱处理后用硅烷化试剂修饰提高韧性制得高韧性的pla/ppc生物降解复合材料，但操作工艺复杂，成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，本发明加入多种接枝单体与聚乳酸形成接枝物，通过加入接枝物提高两者的相容性以及力学性能，同时使用封端剂对聚碳酸亚丙酯进行封端处理，防止聚碳酸亚丙酯在加工过程中发生热分解，进而提高共混物的力学性能，拓宽了聚乳酸类的复合材料在工业上的应用范围。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，所述复合材料制备方法为一种聚乳酸接枝共聚物及其与聚碳酸亚丙酯共混材料的制备方法；包括以下制备步骤：

4、(1)将聚碳酸亚丙酯干燥后与助剂均匀混合加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置加热温度为130-150℃，转速为40-60转/分种，取料，干燥，备用；

5、(2)将引发剂溶解在助剂和丙酮的混合溶液中，分别向其中加入适量的助接枝单体；然后将混合物以质量比与聚乳酸充分混合；丙酮完全挥发后，使用双螺杆挤出机制备接枝共聚物，产物冷却后切粒，备用；混炼条件：温度为170-180℃，转速为40-60r/min，时间为6-10min；

6、(3)将干燥后的聚乳酸与步骤1和步骤2的材料，均匀混合加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置加热温度为160-200℃，转速为40-80转/分钟；

7、(4)将步骤(3)中双螺杆挤出机挤出的原料造粒，干燥，备用；

8、其共混材料包括以下原料组成份：

9、聚乳酸         60-90份；

10、聚碳酸亚丙酯   10-40份；

11、接枝单体       0-10份；

12、助接枝单体     0-40份；

13、引发剂         0-5份。

14、所述的一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，所述助剂为马来酸酐(mah)，甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)中的一种或两种。

15、所述的一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，所述助接枝单体为苯乙烯(st)，甲基丙烯酸甲酯(mma)，醋酸乙烯酯，丙烯酸，α-甲基苯乙烯(ams)，环氧树脂(ep)中的一种或几种。

16、所述的一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，所述引发剂为过氧化二苯甲酰(bpo)，过氧化二异丙苯(dcp)，偶氮二异丁腈(aibn)，丙烯酰胺(am)，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化十二酰，过氧化二碳酸二异丙酯，过硫酸钾中的一种或两种。

17、本发明的优点与效果是：

18、1.本发明加入一种提升pla/ppc共混物韧性的材料的助接枝单体，加入助接枝单体，通过熔融反应挤出法制备了接枝物，助剂中的环氧基和聚酯羟基或羧基通过亲核取代反应在两相界面之间形成共聚物，这降低了界面张力并增强了两相之间的结合力，加入接枝单体提高单体的接枝度并抑制接枝反应期间的副反应。

19、2.本发明两种原料均为全生物降解材料，可以降低白色污染问题。为了改善两种材料相分离的情况，制备了多种接枝共聚物。本发明在接枝共聚物制备的过程中引入助接枝单体参与共聚过程，这大大提升了接枝单体在大分子上的接枝率，从而使两种材料的相容性更好，进而提高共混物的力学性能。本发明生产的产品成本低，工艺简单，为绿色环保产业，拓宽了聚乳酸类的复合材料在工业上的应用范围。

技术特征：

1.一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，其特征在于，所述复合材料制备方法为一种聚乳酸接枝共聚物及其与聚碳酸亚丙酯共混材料的制备方法；包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，其特征在于，所述助剂为马来酸酐(mah)，甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，其特征在于，所述助接枝单体为苯乙烯(st)，甲基丙烯酸甲酯(mma)，醋酸乙烯酯，丙烯酸，α-甲基苯乙烯(ams)，环氧树脂(ep)中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰(bpo)，过氧化二异丙苯(dcp)，偶氮二异丁腈(aibn)，丙烯酰胺(am)，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化十二酰，过氧化二碳酸二异丙酯，过硫酸钾中的一种或两种。

技术总结
一种共混聚乳酸类生物降解增韧复合材料制备方法，涉及一种增韧复合材料制备方法，本发明是聚乳酸接枝共聚物及其与聚碳酸亚丙酯共混材料的制备方法，该方法是将聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、接枝共聚物在双螺杆挤出机中不高于180℃的情况下进行共混。本发明的优点是在接枝共聚物制备的过程中引入助接枝单体参与共聚过程，这大大提升了接枝单体在大分子上的接枝率，从而使两种材料的相容性更好，进而提高共混物的力学性能。本发明生产的产品成本低，工艺简单，为绿色环保产业，拓宽了聚乳酸类的复合材料在工业上的应用范围。

技术研发人员：宋立新,丛飞,李永超,王元霞,史颖
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13