[发明专利]一种高抗冲击强度聚乳酸树脂及其制备方法

说明书

本发明提供一种高抗冲击强度聚乳酸树脂及其制备方法，属于高分子材料领域。该树脂按照质量百分比计，由下述原料制成：聚乳酸70‑95份，氢化二聚酸3.3‑20份，六亚甲基二异氰酸酯1.7‑10份。本发明的树脂将聚乳酸与HDA先密炼混合，再加入HDI继续密炼加工，密炼后的样品模压制样，进行力学测试。工艺简单，材料易得，显著改善了聚乳酸的韧性和脆性严重的缺陷，材料断裂伸长率由纯聚乳酸的8.7％增加至401.8％，冲击强度由纯聚乳酸的3.0KJ/m²提高至128.3KJ/m²，所制备的高抗冲击强度聚乳酸树脂可用于制备薄膜、板材、片材、发泡和注塑成型塑料件，用于汽车、文具、玩具和家用电器等。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种高抗冲击强度聚乳酸树脂及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种以谷物淀粉为原料，经生物发酵得到乳酸，再经聚合反应，最终得到聚乳酸树脂。它有两大优点：第一，可生物降解，在土壤中容易分解为二氧化碳和水，可被植物吸收，循环利用。第二，为非石油基塑料，来源于植物等可再生资源，在石油能源日趋紧张的情势下，开发研究聚乳酸树脂显得尤为重要。聚乳酸本身的性能类似于通用塑料聚丙烯，如模量高、抗张强度大和可加工性能好。但是，聚乳酸的脆性严重，抗冲击强度小于5KJ/m²，严重的限制了它的广泛应用。

因此，针对聚乳酸的脆性严重的缺点国内外在积极地开展改性研究，采用多组分共混改性的方法提高聚乳酸的韧性是目前的主要技术手段，具有工艺简单，效果明显的优点，便于工业化生产，共混改性大致可分为以下几个方面：

Qiu等人(Composites Science and Technology,2016,128:41-48.)通过添加柔性聚酯PBAC来增韧PLA，当PBAC含量为30wt％时，PLA的断裂伸长率从4％增加到196％，同时显著提高了PLA的缺口冲击强度。一方面，PBAC与PLA有较好的相容性；另一方面，PBAC主链含有“非刚性”的结构单元，分子链通过构型转换(船式-椅式)而表现出弹性，进而对PLA产生增韧效果。

Ma等人(European Polymer Journal,2012,48:146-154.)通过系统改变乙烯基弹性体共聚单体的比例调控PLA与乙烯基弹性体合金的相容性和相态结构，基于材料在冲击与拉伸形变过程中的空洞化行为实现了PLA的超韧改性，使PLA的缺口冲击强度由3kJ/m²提高到70kJ/m²。

Anderson等人(Journal of Applied Polymer Science,2003,89:3757-3768.)研究表明，LLDPE可作半晶质PLA的增韧改性剂，且两者相容性很好，LLDPE添加量为20wt％时，半晶质PLA缺口冲击强度由20J/m提升至350J/m，添加相同含量LLDPE后，无定形PLA缺口冲击强度仅从12J/m提升至34J/m，因为半晶质和无定形PLA的立构规整度不同，二者与LLDPE共混行为不一致，半晶质PLA与LLDPE相互混溶，两相界面张力小，故而尺寸较大的LLDPE可分散至尺寸更小的PLA基质中。

Balakrishnan H等人(Journal of ElastomersPlastics,2010,42(3):223-239.)研究发现添加10wt％LLDPE时，PLA/LLDPE力学性能最佳，添加量超过10wt％后，随着LLDPE含量增加，LLDPE相尺寸增大，PLA/LLDPE复合材料冲击强度下降，弯曲强度和模量损失较大。

Mat等人(Advanced Materials Research,2015,1125(8):222-226.)研究表明在PLA中分别添加5wt％天然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶(ENR)和核-壳橡胶(CSR)均能提高PLA的冲击强度，但冲击强度均有所损失，其中，PLA/ENR复合材料各项力学性能较均衡PLA/NR复合材料冲击强度最高，PLA/CSR则有最高的拉伸强度和杨氏模量。