一種增塑增韌改性聚乳酸及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于完全生物降解高分子材料共混改性技術領域，具體涉及一種增塑增韌 改性聚乳酸及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，高分子材料的使用量在某種意義上已經(jīng)成為衡量一個國家 工業(yè)化和人民生活水平的重要標志。然而，絕大多數(shù)的高分子材料來源于石油資源，其使用 后的大量塑料廢棄物在環(huán)境中難以生物降解，給人類賴以生存的自然環(huán)境造成了不可忽視 的負面影響。因此，如何應對日益嚴重的環(huán)境污染問題和擺脫對石油資源的依賴，實現(xiàn)可持 續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為全球關注的焦點。大力開發(fā)環(huán)境友好的生物降解高分子材料，被認為是解 決當前問題的有效途徑，更是實現(xiàn)全球經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。
[0003] 聚乳酸(P〇lylaCtide，PLA)是以玉米、淀粉等可再生植物資源為原料發(fā)酵得到乳 酸后經(jīng)化學合成的高分子材料，具有良好的生物相容性，且能夠完全生物降解，廢棄后可在 微生物、水、酸、堿等作用下完全分解成水和二氧化碳，對環(huán)境不造成任何污染，是一種典型 的可完全生物降解的綠色塑料。同時，聚乳酸具有高強度、高模量、高透明性、易加工成型等 優(yōu)點。作為一種新型的可完全生物降解高分子材料，聚乳酸已經(jīng)逐步得到學術界和工業(yè)界 的重視，其應用范圍已從最初用于生物醫(yī)用領域過渡到各類包裝材料等通用高分子材料領 域，并朝著電器制品、汽車制品等工程塑料領域迅速發(fā)展，展現(xiàn)了誘人的發(fā)展前景。然而，聚 乳酸具有較低的斷裂伸長率和沖擊強度，是一種硬而脆的高分子材料。脆性嚴重是目前擴 展聚乳酸作為通用塑料適用的主要瓶頸。因此，對聚乳酸的改性成為了研究熱點，尤其在增 塑增韌改性方面。中國專利CN03117482.5涉及一種含有2-15%醫(yī)用增塑劑的聚乳酸組合 膜。但是，增塑劑耐迀移性差，改性效果不理想。中國專利CN1367189A利用自由基接枝的方 法將聚乙烯醇、丙烯酸等接枝到聚乳酸的主鏈上，明顯的改善了聚乳酸的韌性。但是這種方 法屬于化學改性，存在工藝復雜，成本較高等缺點。中國專利CN1701082公開了聚甲醛與聚 乳酸共混，并加入抗沖擊改性劑以提高共混物的抗沖擊性能的技術方案。該方案雖然改善 了聚乳酸的抗沖擊性能，但由于添加劑用量過大，勢必影響最終產(chǎn)品的降解性能，從材料的 可降解性來說還存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術中聚乳酸脆性嚴重的技術問題，提供一種增塑增韌改性聚 乳酸及其制備方法，該改性聚乳酸是一種無毒無害且具有生物降解性的環(huán)保型增塑劑，同 時實現(xiàn)對聚乳酸的增塑和增韌。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下：
[0006] -種增塑增韌改性聚乳酸，包括聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量 聚己二酸二甘醇酯；
[0007] 所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯的重量比 為95:5:5~20;
[0008] 所述低分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為3096g/mol;
[0009] 所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為50000~180000g/mol。
[0010] 在上述技術方案中，所述聚乳酸商品牌號為4032D，重均分子量為250000g/mol。
[0011] 在上述技術方案中，所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二 酸二甘醇酯的重量比為95: 5: 20,所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為 131000g/mol。
[0012] 在上述技術方案中，所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二 酸二甘醇酯的重量比為95:5:15,所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為50000g/ mol 〇
[0013] 在上述技術方案中，所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二 酸二甘醇酯的重量比為95: 5: 15,所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為 180000g/mol。
[0014] -種增塑增韌改性聚乳酸的制備方法，包括以下步驟：
[0015] 取干燥過的聚乳酸95重量份，重均分子量為3096g/mol的低分子量聚己二酸二甘 醇酯5重量份，重均分子量為50000~180000g/mol的高分子量聚己二酸二甘醇酯5~20重量 份，將聚乳酸同時與低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯放入密煉機 內(nèi)熔融共混，溫度180~190°C，轉矩50轉/分，時間5~8分鐘，即可得到增塑增韌改性聚乳 酸。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 1.本發(fā)明提供的增塑增韌改性聚乳酸是通過同時添加低分子量和高分子量的聚 己二酸二甘醇酯可以明顯提高聚乳酸的韌性，使聚乳酸表現(xiàn)為明顯的韌性斷裂；
[0018] 2.由于所使用的聚己二酸二甘醇酯是一種無毒無害且可生物降解的環(huán)保型增塑 劑，因此本發(fā)明提供的增塑增韌改性聚乳酸在提高塑性和韌性的同時保證了共混材料的完 全生物降解性。
[0019] 3.本發(fā)明提供的增塑增韌改性聚乳酸的制備方法，原料配方簡單，混合過程在常 規(guī)的密煉機上即可實現(xiàn)，不需要借助其他特殊設備，操作過程簡單易行，生產(chǎn)成本低廉，具 有推廣應用價值。
[0020] 4.本發(fā)明提供的增塑增韌改性聚乳酸的制備方法制得的改性聚乳酸同時使用低 分子量和高分子量聚己二酸二甘醇酯實現(xiàn)了聚乳酸既增塑又增韌的效果，其斷裂伸長率和 沖擊強度分別高達272.0 %和68.3kJ/m2。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明提供的一種增塑增韌改性聚乳酸，包括聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇 酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯;所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚 己二酸二甘醇酯的重量比為95:5:5~20;所述低分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為 3096g/mol;所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為50000~180000g/mol。所述聚 乳酸商品牌號為4032D，重均分子量為250000g/mol。優(yōu)選所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二 甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯的重量比為95:5:15,所述高分子量聚己二酸二甘醇 酯的重均分子量為180000g/mol。再優(yōu)選所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子 量聚己二酸二甘醇酯的重量比為95:5:15,所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量 為50000g/mol。更優(yōu)選所述聚乳酸、低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘 醇酯的重量比為95:5:20，所述高分子量聚己二酸二甘醇酯的重均分子量為131000g/mol。
[0022]本發(fā)明提供的一種增塑增韌改性聚乳酸的制備方法，包括以下步驟：
[0023] 取干燥過的聚乳酸95重量份，重均分子量為3096g/mol的低分子量聚己二酸二甘 醇酯5重量份，重均分子量為50000~180000g/mol的高分子量聚己二酸二甘醇酯5~20重量 份，將聚乳酸同時與低分子量聚己二酸二甘醇酯和高分子量聚己二酸二甘醇酯放入密煉機 內(nèi)熔融共混，溫度180~190°C，轉矩50轉/分，時間5~8分鐘，即可得到增塑增韌改性聚乳 酸。
[0024] 所述的增塑增韌改性聚乳酸的拉伸和沖擊試驗：
[0025] 將得到的增塑增韌改性聚乳酸共混材料在平板硫化機上進行壓片，模壓溫度180 ~190°C，在6MPa下熱壓5~8分鐘，冷壓2~5分鐘，壓成1mm和4mm樣品，分別制成拉伸樣條和 沖擊樣條，然后進行拉伸和沖擊試驗。
[0026] 所述的增塑增韌改性聚乳酸的斷裂伸長率和沖擊強度分別高達272.0%和 68.3kJ/m2。
[0027] 對比例1
[0028] 取干燥過的聚乳酸100重量份，在密煉機中熔融共混，得到純聚乳酸聚合物材料。 共混條件為:溫度190°C，轉速50轉/分，時間5分鐘。將得到的純聚乳酸聚合物材料在平板硫 化機上進行壓片，模壓溫度190°C，在6MPa下熱壓5分鐘，冷壓2分鐘，壓成1mm和4mm樣品，分 別制成拉伸樣條和沖擊樣條，然后進行拉伸和沖擊試驗。本對比例制備的純聚乳酸聚合物 材料的拉伸強度61.5MPa，斷裂伸長率5.6%，沖擊強度3. lkj/m2。
[0029] 實施例1
[0030] 取干燥過的聚乳酸95重量份，重均分子量為3096g/mol的聚己二酸二甘醇酯5重量 份，重均分子量為50000g/mol的聚己二酸二甘醇酯5重量份，在密煉機中熔融共混，得到共 混材料。共混條件同對比例1。本實施例制備的聚乳酸共混材料的拉伸強度42.OMPa，斷裂伸 長率4.9 %，沖擊強度2.8kJ/m2。
[0031] 實施例2
[0032] 取干燥過的聚乳酸95重量份，重均分子量為3096g/mol的聚己二酸二甘醇酯5重量 份，重均分子量為50000g/mol的聚己二酸二甘醇酯10重量份，在密煉機中熔融共混，得到共 混材料。共混條件同對比例1。本實施例制備的聚乳酸共混材料的拉伸強度36.9MPa，斷裂伸 長率33.9 %，沖擊強度12.3kJ/m2。
[0033] 實施例3
[0034] 取干燥過的聚乳酸95重量份，重均分子量