[发明专利]高透明韧性聚乳酸基材料及其制备方法

说明书

一种高透明韧性聚乳酸基材料及其制备方法，所述聚乳酸基材料由聚乳酸、卤代聚醚弹性体和含咪唑单体合成的离聚物弹性体、热稳定剂和抗氧剂组成。本发明所采用的卤代聚醚弹性体由主链为聚醚链、侧链含卤素基团的弹性体与端基含咪唑基团的化合物季铵化反应得到，所得卤代聚醚弹性体离聚物基团摩尔含量为20‑30％。将聚乳酸与所得弹性体离聚物、热稳定剂和抗氧剂先进行预共混，再用密炼机或螺杆挤出机熔融加工。本发明方法通过选择合适的弹性体与聚乳酸进行复合，调节配比，结合加工工艺，改变离聚物中阴离子类型，制备出具有高透明性的韧性聚乳酸基材，改善了聚乳酸脆性严重的缺陷，扩展了材料的应用领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高透明韧性聚乳酸基材料及其制备方法。

背景技术

近年来，在资源紧缺、环境污染等问题日益加重的严峻形势下，生物基高分子材料受到人们极大的关注。聚乳酸(Polylactic acid)(PLA)是一种完全来源于可再生资源的可生物降解的新一代生物基聚酯。PLA由于其自身良好的透明性、生物可降解性、生物相容性、高机械强度和良好的加工性能等优点引起了广泛的关注，被认为是最有前途的生物基聚合物在包装工业的潜在应用。近年来，由于其规模化生产的发展，价格日趋降低，其作为石油基塑料的极有前途和理想的替代物，在包装和纤维材料等商业应用中引起学术界和企业界极大地关注。但是，聚乳酸自身的韧性差，缺乏柔性和弹性，热稳定性差，这极大限制了它的广泛应用。

目前改善PLA性能的主要方法有化学改性和物理改性。化学改性包括共聚、接枝和交联改性，其中以共聚改性最为常用。化学改性方法虽然能够有效的改善聚乳酸的性能，但是工艺复杂，条件苛刻，对设备要求较高，在制备过程中所用到的有机溶剂容易对环境造成污染，至今没有工业化的产品出现。相对于化学改性，物理共混改性的方法简单、经济、高效，通过选择合适的共混组分，调节组分之间的配比，改善组分的相容性以及采用不同的材料成型加工方法等手段，可以获得满足各类应用要求的新型材料。为了提高聚乳酸材料的韧性，聚乳酸和柔性弹性体熔融共混是最简便、经济、易伸缩的策略。然而，一方面聚乳酸与大多数柔性聚合物的相容性较差，导致增韧效果不理想。同时，由于大尺寸和不同折射率的粒子散射光，相分离很大程度上降低了聚乳酸的高透明度，这一对于包装等应用具有关键意义的优势。因此，制备高性能透明聚乳酸共混物是非常有必要的。

提高聚合物透明性有多种方法。一种方法可以通过匹配两相之间的折光指数来提高透明性。两相之间折光指数失配率越大，则材料透明性越低。失配率可以由温度调控，也可以通过化学改性来准确调控。另一种方法是可以通过降低分散相的尺寸提高透明性。对于复合材料，只要在纳米材料中可达到良好的分散性，那么随着纳米粒子或纳米纤维的增加，则会轻微地提高聚合物的透明性。通过改性聚合物也可以降低粒子尺寸，如果分散相粒子尺寸足够小，则透明性提高。由于聚乳酸与大多数弹性体的混溶性较差，难以实现完全混溶的聚乳酸共混物，且完全混溶状态不利于弹性体发挥增韧作用。因此，尽管有广泛的研究，但仍然难以通过相容方法获得高柔韧高透明的PLA共混物材料。如何在不牺牲其高透明度的前提下，同时提高PLA的韧性仍然是目前PLA增韧改性的核心挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高透明韧性聚乳酸基材料及其制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种高透明韧性聚乳酸基材料，所述聚乳酸基材料至少包括以下按重量百分比计量的组分：

其中，上述重量百分比是以所述聚乳酸基材料的总质量计为100％。

作为本发明的另一方面，提供了一种高透明韧性聚乳酸基材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚乳酸、卤代聚醚弹性体和离聚物弹性体预先在60～80℃下真空干燥12～24h，然后加入热稳定剂和抗氧剂进行预混合，搅拌时间3～6分钟，制得预混物；