一种高性能pla合金材料及其制备方法
【专利说明】-种高性能PLA合金材料及其制备方法
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技术领域
[0002] 本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种PLA合金材料及其制备方 法。
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【背景技术】
[0004] 聚乳酸（PLA) W其良好的生物降解性和较高的机械性能得到了工业界的广泛关 注。但是与目前工业上广泛应用的石油基工程塑料相比，PLA的脆性、较低的结晶能力却大 大限制了它的广泛应用。而己帰-辛帰无规共聚物（P0E)具有良好的初性，同时也兼具耐 老化、耐莫氧、耐化学介质等优异性能，正是由于P0E的优异性能使其在汽车行业、电线电 缆护套、塑料增初剂等方面里都获得了广泛应用。
[0005] 如采用P0E来增强PLA的初性，但PLA / P0E两相间的界面结合力差，达不到增初 的目的。另外，由于P0E为热塑性弹性体，自身的强度和模量较低，加入到PLA后使得复合 材料的模量和强度均下降。
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【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供了一种PLA合金材料及其制备方法，采用送种方法制备的 该复合材料兼具高强度、高初性且环境友好，该复合材料可广泛应用于包装材料、玩具、电 器和家庭用品等领域。
[0008] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现，一种高性能PLA合金材料，由W下 各个组分按重量份制备而成： 聚乳酸（PLA) 70-90份 己帰-羊帰无规共聚物（P0E) 10-30份 己帰-甲基丙帰酸缩水甘油醋共聚物（EGMA) 0. 4-0. 8份 改性纳米二氧化娃 8-14份 抗氧剂 0. 3-0. 7份； 所述改性二氧化娃是由k丙交醋开环聚合接枝纳米二氧化娃形成的。
[0009] 进一步，所述的聚乳酸中L型PLA的质量百分比为92-96%、D型PLA的质量百分比 为 4-8〇/〇。
[0010] 所述的己帰-甲基丙帰酸缩水甘油醋共聚物（EGMA)中甲基丙帰酸缩水甘油醋的 质量百分比为8%、丙帰酸甲醋的质量百分比为25%。
[0011] 所述的纳米二氧化娃是亲水型，其平均粒径为12-40nm。
[0012] 所述的抗氧剂为四（目-(3，5-二叔了基-4-居基苯基）丙酸）季戊四醇醋(抗氧 剂1010)和1，3,5-H甲基-2,4,6- (3,5-二叔了基-4-居基苯甲基）苯(抗氧剂1330)按 重量比为1 ;1复配。
[0013] 本发明的另一个发明目的是提供上述一种高性能PLA合金材料的其制备方法，步 骤如下： (1) 制备改性纳米二氧化娃 将纳米二氧化娃先在真空干燥箱于60-8(TC干燥10-1地，W除去其表面的水分；然后 将干燥的纳米二氧化娃和溶剂甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、9(TC油浴 加热情况下进行揽拌预热；最后加入k丙交醋和催化剂辛酸亚锡，其中纳米二氧化娃和 k丙交醋、辛酸亚锡的质量比为1: (0. 1-0.4) :(0.01-0. 03)，升温至100-12(TC后恒温揽 拌；反应结束后冷却至室温进行离必处理得改性纳米二氧化娃； (2) 按配比，将干燥的聚乳酸、己帰-辛帰无规共聚物、己帰-甲基丙帰酸缩水甘油醋共 聚物、改性纳米二氧化娃及抗氧剂，通过高速混合机揽拌5~10分钟，形成混合物料； (3) 将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经烙融、挤出、造粒得PLA合金材料。
[0014] 进一步，所述步骤（1)中制得的改性纳米二氧化娃用Η氯甲焼对其清洗W除去表 面因物理作用吸附而未反应的k丙交醋。
[0015] 所述步骤（3)中双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一 区温度70~10(TC，二区温度120~220°C，S区温度130~230°C，四区温度140~230°C， 五区温度140~23(TC，六区温度140~24(TC，机头温度130~20(TC ;螺杆转速120~ 300;r/min。
[0016] 所W，本发明的有益效果有： 1、本发明采用P0E来提高PLA的初性，并加入增容剂EGMA来改善PLA / P0E共混物 的相容性，提高两相间的界面结合力，提高共混物的性能。送是因为PLA的端居基或駿基与 EGMA的环氧基在反应共混时发生了反应，而生成的接枝聚合物改善了两相的相容性。
[0017] 2、由于P0E为热塑性弹性体，自身的强度和模量低，加入到PLA后降低了复合材料 的模量和强度下降。本发明为了提高PLA / P0E共混物的模量和强度，加入了改性纳米二 氧化娃作为改性剂，能使聚合物的强度、刚性、初性得到明显改善。
[001引 3、本专利还创新的采用k丙交醋来对纳米Si02粉体进行表面改性处理，使纳米 Si02粉体表面接枝聚乳酸，送样改性后的纳米二氧化娃不易团聚、分散均匀且与聚合物有 更好的相容性，同时还能起到异相成核的作用提高PLA的结晶性能，不仅提高了 PLA合金材 料的力学性能，还使性能更加的稳定。
[0019] 4、本发明制备的PLA合金材料兼具高强度、高初性且环境友好，该复合材料可广 泛应用于包装材料、玩具、电器和家庭用品等领域。
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【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。
[0022] 实施例1 (1)制备改性纳米二氧化娃 将纳米二氧化娃先在真空干燥箱于6(TC干燥1地，W除去其表面的水分； 然后将干燥的纳米二氧化娃和溶剂甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、 90°C油浴加热情况下进行揽拌预热； 最后加入催化剂辛酸亚锡、k丙交醋，其中纳米二氧化娃和k丙交醋、辛酸亚锡的质 量比为1:0. 1 ;0. 01，升温至10(TC后恒温揽拌； 反应结束后冷却至室温进行离必处理，最后用Η氯甲焼对沉淀物进行多次清洗W除去 粉体表面因物理作用吸附的未反应的k丙交醋，再干燥得改性纳米二氧化娃； (2) 按配比，将干燥的PLA 70份、POE 10份、EGMA 0.4份、（1)制备的改性纳米二氧化 娃8份及抗氧剂1010 0. 15份、抗氧剂1330 0. 15份，通过高速混合机揽拌5分钟，形成混 合物料； (3) 将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经烙融、挤出、造粒得PLA合金材料。 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为；一区温度7(TC，二区温度12(TC，Η区温度 130。四区温度140。五区温度140。六区温度140。机头温度13(TC ;螺杆转速120r/ mi打。
[002引 实施例2 (1) 制备改性纳米二氧化娃 将纳米二氧化娃先在真空干燥箱于8(TC干燥lOh，W除去其表面的水分； 然后将干燥的纳米二氧化娃和甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、9(TC 油浴加热情况下进行揽拌预热； 最后加入催化剂辛酸亚锡、k丙交醋，其中纳米二氧化娃和k丙交醋、辛酸亚锡的质 量比为1: 0. 4 ;0. 03,升温至12(TC后恒温揽拌； 反应结束后冷却至室温进行离必处理后用Η氯甲焼对沉淀物进行多次清洗W除去粉 体表面因物理作用吸附的未反应的k丙交醋，再干燥得改性纳米二氧化娃； (2) 按配比，将干燥的PLA 90份、P0E 30份、EGMA 0. 8份、改性纳米二氧化娃14份及 抗氧剂1010 0. 35份、抗氧剂1330 0. 35份，通过高速混合机揽拌10分钟，形成混合物料； (3) 将混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经烙融、挤出、造粒得PLA合金材料。其 中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度l00°C，二区温度22(TC，Η区温度 230 C,四区温度230 C,五区温度230 C, /、区温度240 C,机头温度200 C ;螺杆转速300r/ min。
[0024] 实施例3 (1) 制备改性纳米二氧化娃 将纳米二氧化娃先在真空干燥箱于7(TC干燥12h，W除去其表面的水分； 然后将干燥的纳米二氧化娃和甲苯加入加装有冷凝管的装置中，在氮气气氛下、9(TC 油浴加热情况下进行揽拌预热； 最后加入催化剂辛酸亚锡、k丙交醋，其中纳米二氧化娃和k丙交醋、辛酸亚锡的质 量比为1:0. 1 ;0. 03,升温至11(TC后恒温揽拌； 反应结束后冷却至室温进行离必处理后用Η氯甲焼对沉淀物进行多次清洗W除去粉 体表面因物理作用吸附的未反应的k丙交醋，再干燥得改性纳米二氧化