[发明专利]一种全生物降解的串晶化高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料加工的技术领域，公开了一种全生物降解的串晶化高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法。所述方法：将PLA与PBAT的熔融共混粒进行多流场协同调控聚合物微观结构模塑成型，获得串晶化高耐热聚乳酸复合材料；所述多流场协同调控聚合物微观结构模塑成型是指PLA与PBAT的熔体受到推拉及振荡复合外力场的作用，然后在模具中成型。本发明在PLA基体中加入PBAT并同时施加振荡推拉复合流场，促进形成大量互锁的PLA/PBAT纳米杂化串晶。本发明的PLA/PBAT复合材料具有优异的力学和耐热性能，且成型参数简便易控，相比传统的聚合物模塑成型技术有明显的优势。

技术领域

本发明属于高分子材料加工技术领域，具体涉及一种全生物降解的串晶化高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

自上世纪初酚醛树脂被发明，石油基塑料在过去的一百多年里取代了众多金属及无机制品，成为了生活中不可或缺的材料。但随着人们对塑料制品的需求越来越大，塑料给环境带来的污染问题也日益严峻。在石油资源面临枯竭，白色污染愈演愈烈的今天，全生物降解的可再生生物质聚合物逐渐走入了人们的视野。现如今，新一代生物基高分子材料正以“可再生碳”取代“化石碳”为目标，逐渐向实用塑料的方向迈进。生物塑料是未来应用于医疗、电子及航天等高产品迭代速度行业的理想材料。而相较于其他的生物质材料，聚乳酸(PLA)以相对低廉的价格、良好的加工性能及优异的强度和模量，成为了迄今为止前景最优的石油基塑料替代品。但相较于目前市场上广泛使用的工程塑料，PLA结晶度低，韧性和耐热性能差，这严重制约了PLA的应用范围。改善PLA的机械性能和耐热性一直是生物基塑料研究的热点问题，也是PLA工程化应用的重要前提基础。为此，国内外许多研究者提出了各种方法来改善PLA的固有缺点，包括向PLA基体中添加纳米填料、与其他聚合物共混等方式。Bax等人(Benjamin Bax et al.Impact and tensile properties of PLA/Cordenka andPLA/flax composites，Composites Science and Technology，2008 68 1601-1607.)制备了PLA/Cordenka700人造纤维复合材料，结果表明材料的冲击性能随纤维添加量大幅提升，但拉伸强度并未增加。Burzic等人(Ivana Burzic et al.Impact modification of PLAusing biobased biodegradable PHA biopolymers，European Polymer Journal，2019，11432-38)将不同分子量的PHA加入PLA中，并将注塑成型的样品在100℃下退火1h，测试后发现加入适量PHA并退火后，复合材料的冲击性能及断裂伸长率得到显著提升，但拉伸强度略有下降。添加第二相材料虽然可以在一定程度上与PLA基体在某些性能上形成互补，但由于不同聚合物之间往往相容性较差，界面作用较弱，导致对PLA的整体性能改善效果并不理想。