[发明专利]一种增强增韧的聚乳酸材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种增强增韧的聚乳酸材料及其制备方法，属于生物降解高分子材料技术领域。解决了现有技术中改性PLA韧性的方法，在提高PLA韧性的同时，使其强度和刚性明显降低的技术问题。本发明的增强增韧的聚乳酸材料，采用具有结晶能力的聚乳酸为原料，经干燥、熔融共混、制成片材、结晶处理和单向拉伸制备得到；结晶处理为等温结晶处理或非等温结晶处理，结晶处理后聚乳酸的结晶度为2.5％至结晶完全；单向拉伸的拉伸温度为55‑70℃，拉伸速率为5‑40mm/min，拉伸倍率为0.3‑1.5倍。仅单向拉伸较小倍率时，该聚乳酸材料就同时具有高强度、高模量、高韧性，且具有生物降解的环保性能，有利于聚乳酸的广泛应用。

技术领域

本发明属于生物降解高分子材料技术领域，具体涉及一种增强增韧的聚乳酸材料及其制备方法。

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可降解材料的需求。聚乳酸(PLA)是一种来源于可再生资源的生物可降解材料，具有广阔的应用前景，然而，PLA存在脆性严重、结晶缓慢、尺寸稳定性差等不足，却又限制了它的广泛应用。

现有技术中，通常采用添加增韧剂来改善聚乳酸的韧性。然而，增韧剂的加入使PLA韧性提高的同时，强度和刚性明显降低，降低了聚乳酸的实际使用价值。为了平衡强度、模量和韧性，出现了各种改性方法，其中，加入纳米粒子和增容剂，动态硫化，控制PLA结晶或形成立构晶等被采用，但效果有限，且配方和工艺复杂，成本较高，甚至引入非生物降解组分不利于材料的生物降解。因此，采用合理的方法在提高聚乳酸材料韧性的同时提高其强度和刚性，并保持完全生物降解特性，显得非常重要也更有价值。

发明内容

本发明针对现有技术中改性PLA，在提高PLA韧性的同时，使其强度和刚性明显降低的技术问题，提供一种增强增韧的聚乳酸材料及其制备方法，在提高PLA韧性的同时提高其强度和刚性。

本发明实现上述目的所采取的技术方案如下。

本发明的增强增韧的聚乳酸材料，采用具有结晶能力的聚乳酸为原料，经干燥、熔融共混、制成片材和单向拉伸制备而成，所述具有结晶能力的聚乳酸在单向拉伸前的制备过程中形成了结晶，结晶度为2.5％至结晶完全；

或者，采用具有结晶能力的聚乳酸为原料，经干燥、熔融共混、制成片材、等温结晶处理和单向拉伸制备而成，所述等温结晶处理为冷结晶或熔体结晶，冷结晶温度为80-120℃，熔体结晶温度为100-130℃，结晶度为2.5％至结晶完全；

所述单向拉伸的拉伸温度分别为55-70℃，拉伸速率分别为5-40mm/min，拉伸倍率分别为0.3-1.5倍。

优选的是，所述结晶处理后，得到的聚乳酸的结晶度分别为8.0-15.0％。

优选的是，所述拉伸倍率分别为0.5-1.0倍；更优选的是，所述拉伸倍率分别为0.5-0.8。

优选的是，所述干燥分别为在80-100℃真空干燥12-24h。

优选的是，所述熔融共混分别为在密炼机里熔融共混或双螺杆挤出机熔融共混，温度为170-180℃。

优选的是，所述制成片材的方法分别为模压成型、注塑成型或挤出成型；更优选的是，所述模压成型为：将熔融共混后的材料切割成块状，在平板硫化机上于175-180℃，10MPa的压力下压成1mm厚的片材，然后在5秒内放置到冷压机上在5MPa-10MPa保压冷却至室温。

本发明的增强增韧的聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将具有结晶能力的聚乳酸干燥后，熔融共混，制成片材，然后进行结晶处理，得到结晶的聚乳酸材料；

或者，将具有结晶能力的聚乳酸干燥后，熔融共混，制成片材，然后进行等温结晶处理，得到结晶的聚乳酸材料；