[发明专利]一种具有低温韧性的聚乳酸改性材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种具有低温韧性的聚乳酸改性材料及其制备方法与应用，属于生物降解高分子材料技术领域。解决了现有聚乳酸增韧只限于常温增韧而未关注低温力学性能以及现有的耐低温塑料制品不具有生物降解性的技术问题。本发明的聚乳酸改性材料，由100重量份的聚乳酸和5‑40重量份的增韧剂组成；聚乳酸的重均分子量为1.0×10⁵‑3.0×10⁵g/mol；增韧剂为玻璃化转变温度在‑20℃以下的聚合物。该聚乳酸改性材料在低温(‑20℃)下仍具有较好的拉伸韧性和冲击韧性，同时材料具有较高的拉伸强度，且具有可生物降解性，可用于制备可生物降解的耐低温塑料制品，赋予该类塑料制品优异的低温韧性和生物降解性。

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料技术领域，具体涉及一种具有低温韧性的聚乳酸改性材料及其制备方法与应用。

背景技术

人们对环境中塑料废弃物的关注推动了全球市场对生物降解材料的需求。聚乳酸是世界公认的21世纪最具发展前景的绿色环保塑料，来源于可再生植物资源，具有生物降解性好、生物相容性好、生物可吸收性好、力学强度高、透明性好、易加工成型等优点。然而，聚乳酸脆性严重，抗冲击性能差，不能满足应用需求，因此，人们对聚乳酸进行了增韧改性研究。目前，共混增韧改性方法是提高PLA韧性的主要技术手段。Jiang等采用聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)对聚乳酸进行增韧改性，使得聚乳酸的拉伸韧性和冲击韧性有了一定提高(Biomacromolecules 2006,7,199-207)。Li等成功制备了高韧性的PLA/PU共混材料(MacromolecularBioscience 2007,7,921-928)。在我们的前期研究工作中，采用聚醚-b-酰胺热塑性弹性体(PEBA)(Polymer Composites 2013,34,122-130)和完全生物降解的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[P(3HB-co-4HB)](Polymer Composites 2012,33,850-859)对聚乳酸进行增韧改性，其断裂伸长率和冲击强度均得到了显著提高。公开号为101914274A的中国发明专利研究了聚己二酸1,2-丙二醇酯对PLA的改性工作，聚己二酸1,2-丙二醇酯可以提高PLA的抗冲击强度和拉伸断裂伸长率。公开号为109401244A的专利中公开了一种聚乳酸改性材料，包括聚乳酸树脂、增韧剂和其它助剂，制备的聚乳酸改性材料解决了现有聚乳酸存在的脆性、韧性差、冲击强度较低的缺点。然而，以上国内外对聚乳酸进行的增韧改性研究，均使得其常温韧性得到了显著提高，但对于其低温韧性是否提高并未开展研究。随着生物降解高分子材料应用的拓展，耐低温塑料制品对生物降解高分子材料的需求越来越大，如聚乳酸冷饮吸管、冷饮杯盘、雪糕托和雪糕盒等，因此，对聚乳酸的韧性提出新的要求，开发可生物降解的聚乳酸低温韧性的产品将有利于进一步减少塑料产品的白色污染，拓宽聚乳酸的应用范围。

发明内容

本发明的目的是解决现有聚乳酸增韧只限于常温增韧而未关注低温力学性能以及现有的耐低温塑料制品不具有生物降解性的技术问题，提供一种具有低温韧性的聚乳酸改性材料及其制备方法与应用。

本发明提供一种具有低温韧性的聚乳酸改性材料，由100重量份的聚乳酸和5-40重量份的增韧剂组成；

所述聚乳酸的重均分子量为1.0×10⁵-3.0×10⁵g/mol；

所述增韧剂为玻璃化转变温度在-20℃以下的聚合物；

该具有低温韧性的聚乳酸改性材料在-20℃的断裂伸长率为17-140％，冲击强度为7-80KJ/m²。

优选的是，所述增韧剂为聚己内酯、聚醚-b-酰胺热塑性弹性体(PEBA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、丙烯酸酯类聚合物(ACR)、环氧氯丙烷-环氧乙烷二元共聚氯醚橡胶、环氧氯丙烷-环氧乙烷三元共聚的氯醚橡胶中的一种或多种的混合。