[发明专利]一种基于聚乳酸的热塑性硫化橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种基于聚乳酸的热塑性硫化橡胶及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，传统橡胶、塑料的生产和使用量与日俱增。与此同时，一种新型高分子材料，热塑性硫化橡胶(TPV)，因其兼具传统塑料和橡胶的优点而得到快速发展。TPV在室温下表现出橡胶的性质，在高温下可以像塑料一样熔融加工，可以快速经济和方便地加工成型，而且使用后可以循环利用，已经成为一种非常重要的新型高分子材料。

热塑性硫化橡胶(TPV)主要由二部分组成，一是塑料，作为连续相，二是交联的橡胶作为分散相。目前TPV选用的橡胶主要有天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙烯/醋酸乙烯橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或他们的共混物，选用的塑料主要包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或他们的混合物。公开号为CN 1944497A的专利公开了一种基于上述橡胶与塑料采用双过氧化物硫化体系制备热塑性硫化橡胶的方法。目前最典型的TPV是三元乙丙橡胶伍PDM)与聚丙烯(PP)经过动态硫化而制得，是大量高度硫化的EPDM微粒分散在连续的PP相中形成的高分子弹性体材料。通常EPDM在TPV中含量为60-70wt％。动态硫化使PP塑料基体中分散的EPDM粒径低于2微米，并使橡胶与塑料的特性很好的结合在一起，得到综合性能优异的弹性体材料。但传统的EPDM/PP热塑性弹性体拉伸强度不高，例如EPDM/PP(60/40，wt/wt)热塑性硫化橡胶的拉伸强度甚至低于10MPa。

传统TPV的大量使用和废弃不仅引起石油资源的日益紧缺，而且还对生态环境造成严重破坏。聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解塑料，可通过非粮淀粉为原材料制成。淀粉经糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成乳酸，再由乳酸合成一定分子量的聚乳酸。PLA具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不会对环境造成任何污染，是一种新型环保塑料。但基于聚乳酸的热塑性硫化橡胶却鲜有报道。最近，公开号为CN102827465A的专利公开了一种包含50～80份聚酯型生物基弹性体和50～20份聚乳酸的可降解热塑性硫化橡胶。该专利中采用的弹性体为尚未规模化生产的聚酯型弹性体。良好的降解性是聚酯型弹性体的优点，但降解对TPV使用过程中聚酯型弹性体橡胶特性的影响尚不明确。

橡胶和塑料具有良好相容性是制备性能优异的热塑性硫化橡胶的重要条件之一。乙酸乙烯酯聚合物(PVAc)与PLA完全相容，因此乙烯-乙酸乙烯酯橡胶与PLA具有良好的相容性，而且相容性可以通过调节橡胶中乙酸乙烯酯的含量得到。乙烯-乙酸乙烯酯橡胶具有良好的耐高温、耐油、耐老化性能，而且可以采用过氧化物硫化。因此通过乙烯-乙酸乙烯酯橡胶与聚乳酸在过氧化物存在下动态交联，可以开发一种性能优异的新型生物基与部分生物可降解热塑性硫化橡胶。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于聚乳酸的热塑性硫化橡胶的制备方法，以获得生物质含量高、强度高、伸长率大、拉伸永久形变小、部分生物可降解、热塑性能优异，使用温度范围广泛的热塑性硫化橡胶。

基于上述目的，本发明提供的一种基于聚乳酸的热塑性硫化橡胶由以下原料按照各自重量份配比组成：乙烯-乙酸乙烯酯橡胶50～90份，聚乳酸10～50份，过氧化物0.1～3份，自由基稳定剂0.1～5份，抗氧剂0.05～1份，防老剂0.1～3份，增塑剂1～20份。

较佳地，所述乙烯-乙酸乙烯酯橡胶中乙酸乙烯酯的重量百分含量为45％-75％。

较佳地，所述过氧化物在100℃下的半衰期不小于1小时，在170℃下半衰期不超过10分钟，可以保证低温下共混时过氧化物基本不分解，在高温下动态硫化时分解完全。

可选地，所述自由基稳定剂为2，2，6，6-四甲基哌啶-氮-氧化物，自由基稳定剂的存在可以在过氧化物快速分解时捕捉自由基，避免局部过度交联而引发TPV机械性能的下降，而在相同温度下被捕捉的自由基可以再被缓慢释放，从而达到更好、更均匀的硫化效果。

可选地，所述抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010中的至少一种，可以阻止或者减少在动态硫化过程中乙烯-乙酸乙烯酯橡胶和聚乳酸的热氧化降解。

可选地，所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉聚合物、N-环己基-N′-苯基对苯二胺和N-(1，3-二甲基)丁基-N′-苯基对苯二胺中的至少一种。