[发明专利]新型耐热高韧聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种聚乳酸复合材料及其制备方法

背景技术

聚乳酸（PLA）具有良好的生物相容性，是一种熔点为160~180℃高结晶性高分子材料，且具有优异的透明性和生物降解性能，因此有望取代传统塑料（如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等）应用于容器、薄膜等包装材料领域以及土工布、农膜等难以回收的农林园艺、土木建筑等领域。然而，PLA脆性严重，其制品的柔韧性较差，抗撕裂强度低，而且注射成型PLA制品的热变形温度（HDT）只有58℃左右，远远低于通用塑料PS和PP。大大限制了PLA的广泛应用，因此提高耐热性和增加韧性是拓宽PLA应用领域的至关重要的手段。

目前，依靠添加纳米材料改善PLA的耐热性或韧性的报道很多，如CN03149911.2通过在PLA中加入云母粉、滑石粉、蒙脱土等层片状微粉作为无机填料增强增韧PLA；CN201110423166.0利用高性能纳米高分子对PLA改性，得到了耐热性能优异的PLA复合材料；CN201110006053.0将PLA、改性蒙脱土、PE蜡、抗氧化剂、多官能团单体通过双螺杆挤出，造粒得到耐热PLA纳米复合材料。但是，一般改性方法大多使用石油基材料分散纳米填料，不利于纳米材料和其它改性剂在PLA中的相容和分散，不仅难以同时改善PLA的耐热性能和韧性，而且还破坏了PLA复合材料的生物降解特性。先制备生物降解聚合物/纳米材料耐热母料，再将母料与PLA和其他生物降解聚酯共混或共聚制备多元复合材料，可以使纳米材料在PLA或其他生物降解聚酯中很好地分散，提升材料的物理性能，并且还可以通过向母料中加入功能性助剂（如：抗静电剂、阻燃剂等）丰富复合材料的功能。如：CN200510030494.9先将PLA、有机改性蒙脱土熔融共混得耐热母料，再将PLA和母料熔融共混得PLA/蒙脱土纳米复合材料，然而，此发明母料中的PLA经历了两次加工，劣化了复合材料的性能。

比利时Mons-Hainaut大学的Marie-Amelie Paul等人用有机改性蒙脱土和L-丙交酯原位聚合得到PLA/蒙脱土纳米复合材料（Paul M.A.，Delourt C.，Alexandre M.et.MacromolecularChemistry and Physics.2004，206，484-498），CN200410066456.4将重均分子量在3000~50000的PLA预聚物在双螺杆挤出机扩链得到分子量达18万的PLA。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本发明的目的是提供一种PLA复合材料及其制备方法。该复合材料具有高强度、高韧性、耐热性能优良等优点；其制备方法通过采用连续反应挤出法解决现有技术中存在的问题，首先在反应挤出机中，以纳米材料、生物降解预聚物或单体为原料，通过反应挤出制备生物降解聚合物/纳米材料母料；再将母料、PLA和生物降解聚酯进行反应挤出，最后得到三元复配的高韧性的耐热PLA复合材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚乳酸复合材料，该复合材料是由包含以下重量百分比的组分制成：

PLA                 5%~90%，

生物降解聚酯        5%~80%，

耐热母料            5%~80%。

所述的聚乳酸选自聚D-乳酸、聚L-乳酸或聚DL-乳酸中的一种或一种以上。

所述的生物降解聚酯选自聚己内酯（PCL）、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸丁二醇酯与聚己二酸丁二醇酯共聚物（PBSA）、二氧化碳共聚聚合物（PPC）、聚乙烯醇（PVA）、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯（PHA）或聚氨酯弹性体（PUE）中的一种或一种以上。

所述耐热母料由包含以下重量百分比的组分制成：

生物降解单体或预聚物    10%~80%，

纳米材料                7.5%~80%，

催化剂                  0.01~5%，

改性剂                  0.05%~5%。

加工助剂                0%~5%，

阻燃剂                  0%~80%，

抗静电剂                0%~80%。