一种高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高分子纳米材料的制备方法，尤其涉及一种高阻隔性聚乳酸纳米 复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸是目前研宄最广泛、最具开发潜力的可生物降解材料，它具有良好的生物 降解性和环境友好性，然而，聚乳酸的耐热性能很差，制约了它的应用，同时，其气体阻隔性 能也有待进一步提高，以满足不同的应用要求。
[0003] 有鉴于上述现有的阻隔型聚乳酸制备存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设 计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研宄创新，以期创设 一种新型高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，使其更具有实用性。经过不断的研宄、 设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于，克服现有的阻隔型聚乳酸制备存在的缺陷，而提供一种 新型高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，提高聚乳酸的气体阻隔性能，从而更加适 于实用，且具有产业上的利用价值。
[0005] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006] (1)聚己内酯改性蒙脱土的制备：向干燥的烧瓶中通入氮气30min以除去氧气，然 后向烧瓶中加入己内酯单体和蒙脱土，将分散液超声振动lh，室温下密封放置24h，使己内 酯单体充分插入蒙脱土片层中；向烧瓶中加入引发剂，加热后进行插层聚合反应，将得到的 产物溶于甲苯，超声振动后离心分离，离心产物经甲苯多次洗涤离心后干燥即得聚己内酯 改性蒙脱土。
[0007] (2)阻隔母粒的制备：通过高混机，使聚乳酸和少量的硅油混合，再加入聚己内酯 改性蒙脱土高速混合4min，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度180°C。
[0008] (3)高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备：将阻隔母粒和聚乳酸混合均勾，转矩 流变仪上熔融共混8min，混合温度190°C，即得高阻隔性聚乳酸纳米复合材料。
[0009] 更进一步的，前述的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，所述（1)中蒙脱 土用量为己内酯单体质量的5%~10%。
[0010] 更进一步的，前述的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，所述（1)中引发 剂用量为己内酯单体用量的〇. 2%~0. 8%。
[0011] 更进一步的，前述的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，所述引发剂为辛 酸亚锡、氯化亚锡、乙酰丙酮锡、草酸亚锡、异丙醇铝、三乙基铝、B卜啉铝、钛酸四丁酯、钛酸 四丙酯或异丁基三苯酚钛中的一种。
[0012] 更进一步的，前述的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，所述（2)中聚乳 酸和聚己内酯改性蒙脱土的质量比为100:20~30。
[0013] 更进一步的，前述的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，所述（3)所述聚 乳酸与阻隔母粒的质量比为100:1~5。
[0014] 更进一步的，前述的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法，所述（1)中插层 聚合的反应温度为140~180°C，反应时间为8~12h。
[0015] 借由上述技术方案，本发明高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法至少具有下 列优点：
[0016] 蒙脱土是一类典型的层状结构的硅酸盐矿物，它的片层由两个硅氧四面体晶片之 间夹着一个铝氧八面体晶片构成，呈"三明治"结构。而一般的有机单体或聚合物为亲油憎 水型的，因此有效促进蒙脱土在单体或基体聚合物中分散、插层或剥离，提高有机、无机界 面的粘合力，形成插层型或剥离型结构，分散在聚乳酸基体中的蒙脱土片层增加气体扩散 的路径，是提高聚乳酸的气体阻隔性能的有效措施。
[0017] 蒙脱土片层的剥离程度和分散尺寸是影响复合材料阻隔性能的重要因素，熔融插 层由于大分子的尺寸效应，插入层间的位阻较大，因此本发明采用己内酯原位插层聚合法 改性蒙脱土，获得完全剥离型改性蒙脱土，采用母粒法改善蒙脱土的分散情况，再通过熔融 共混制得高阻隔性的聚乳酸纳米复合材料，获得较高的阻隔性能。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
【具体实施方式】
[0019] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据 本发明提出的高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备方法其【具体实施方式】、特征及其功效， 详细说明如后。
[0020] 实施例1
[0021] (1)聚己内酯改性蒙脱土的制备：向干燥的烧瓶中通入氮气30min以除去氧气，然 后向烧瓶中加入质量比为100 :5的己内酯单体和蒙脱土，将分散液超声振动lh，室温下密 封放置24h，使己内酯单体充分插入蒙脱土片层中，向烧瓶中加入己内酯单体质量0. 2%的 引发剂钛酸四丁酯，插层聚合在180°C下密封进行8h，将得到的产物溶于甲苯，超声振动后 离心分离，离心产物经甲苯多次洗涤离心后干燥即得聚己内酯改性蒙脱土。
[0022] (2)阻隔母粒的制备：通过高混机，使聚乳酸和少量的硅油混合，再加入10%聚己 内酯改性蒙脱土高速混合4min，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度180°C。
[0023] (3)高阻隔性聚乳酸纳米复合材料的制备：将阻隔母粒和聚乳酸以1:100的配比 混合均匀，在转矩流变仪上熔融共混8min，混合温度190°C，即得高阻隔性聚乳酸纳米复合 材料。
[0024] 实施例2
[0025] (1)聚己内酯改性蒙脱土的制备：向干燥的烧瓶中通入氮气30min以除去氧气，然 后向烧瓶中加入质量比为100 :6的己内酯单体和蒙脱土，将分散液超声振动lh，室温下密 封放置24h，使己内酯单体充分插入蒙脱土片层中，向烧瓶中加入己内酯单体质量0. 4%的 引发剂辛酸亚锡，插层聚合在170