[发明专利]一种生物基增韧阻燃聚乳酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种生物基增韧阻燃聚乳酸及其制备方法。

技术背景

聚乳酸(PLA)作为一种从玉米淀粉和糖类提取出来的生物基可再生材料，有着良好的生物可兼容性、生物可降解性、易加工性和机械性能。由于这些性能使得PLA在医药、化纤纺织、绿色包装材料和农业生产以及电子电器等领域有很大的前景。但是聚乳酸又有断裂伸长率低、韧性差、易燃等缺点，PLA的断裂伸长率只有2％-10％，其极限氧指数也只有19％，极大地限制了其应用。因此，为了充分发挥PLA的性能优势因此需要对聚乳酸进行增韧阻燃改性。目前，对于PLA阻燃改性最便捷的方法就是向PLA基体中加入添加型阻燃剂，例如磷酸铵、磷酸三聚氰胺、Cu(NO₃)₂、Al(OH)₃等等。但是加入添加型阻燃剂会使得PLA的力学性能，尤其是韧性会有很大的下降。

关于PLA增韧改性的方法主要分为两类：一类方法是通过化学改性，也就是利用共聚向PLA分子链中引入其他单体改变PLA的分子链结构或者用化学改性或交联法改变分子链结构从而对其改性，但是这种方法有着工艺复杂，成本较高等缺点。一类是采用共混、复合或增塑的方法，也就是对PLA加入一些小分子助剂或其他高分子材料以达到增韧的效果，这种方法简便易行，相对于化学改性方法既节省了时间有节约了经济。

其中，传统的聚乳酸物理共混方法使用的增韧剂有聚乙二醇、甘油、乳酸、丁酸甘油酯和柠檬酸甘油酯等等。从这些增韧剂上可以看出，所用的产品大多数都是石油化资源产品，因此不能被生物降解，从而产生很大污染和资源浪费。由此可见虽然传统的增韧剂能够一定程度提高PLA的韧性，但是都具有不能生物降解的缺点，因此会产生废物，对环境造成一定的污染。

发明内容

针对上述提到的现有技术中缺陷，本发明提供一种采用植物油来增韧阻燃聚乳酸及其制备方法，利用生物基原料来代替石油原料，不经经济费用低，而且对环境的污染也较小。所述的组合物不仅使得PLA有良好的阻燃特性，而且能够大幅度提高阻燃聚乳酸的断裂伸长率和缺口冲击强度，从而大大改善了聚乳酸的韧性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种增韧阻燃聚乳酸，其包括具有下述质量份数的各组分：

聚乳酸60-100份，

阻燃剂0-20份，

植物油增韧剂0-20份

所述的增韧阻燃聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸为聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一种或多种，所述植物油为环氧大豆油，蓖麻油和葵花籽油的一种或多种，阻燃剂为聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、次磷酸铝的一种或多种。

所述的增韧阻燃聚乳酸材料，其特征在于所述植物油能与聚乳酸形成一种交联结构

所述的增韧阻燃聚乳酸材料，其特征在于，所述的一种增韧阻燃聚乳酸组合物，其特征在于通过以下方法制备得到：

1)将60-100份聚乳酸和0-20份阻燃剂放在了真空烘箱中70℃下干燥7h，以备后续实验使用；

2)将步骤1)所得到的预处理料60-100份聚乳酸，0-20份植物油增韧剂和0-20份阻燃剂按照一定的次序加入到密炼机中，在180℃的温度条件下、25-35r/min的转速条件下，共混20分钟使得各种物料混合均匀。

3)将上述2)得到的物料用压片机和注塑机在190℃下分别加工成所规定的形状进行测试。

本发明通过植物油作为增韧改性剂，通过使用与阻燃剂复配来达到能够同时增韧阻燃聚乳酸从而制备出具有高韧性和阻燃性的聚乳酸组合物。植物油不仅能够对聚乳酸增韧，而且植物油属于生物基材料与聚乳酸有很好的相容性和可降解性，同时植物油中还存在一定量的羟基可以作为成炭剂，与阻燃剂复配从而提高材料的阻燃性性和最终残炭量。并且植物油的价格相对于市面上的传统增韧剂比较低廉，能够降低材料的制作成本，提高材料的流动性，解决加工性差的缺点。

一种增韧阻燃聚乳酸组合物，相对于传统增韧阻燃聚乳酸，本发明的突出特点在于：

1、本发明通过植物油，使用密炼机的加工方式将植物油充分均匀的与阻燃聚乳酸混合起来，从而增加聚乳酸的韧性。

2、利用植物油具有多羟基的这一特点，使其与阻燃剂复配，从而使得聚乳酸的阻燃性能也有提高。

3、本发明在提高聚乳酸材料的韧性和阻燃性能之外还能提高聚乳酸材料的其他力学性能。

4、本发明对设备投入低，操作简单，属于环境友好型，极具市场潜力。

具体实施例

实施例1