[发明专利]一种聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乳酸复合材料及其制备方法，属于生物降解材料技术领域。本发明的聚乳酸复合材料，由以下重量份数的组分组成：左旋聚乳酸50～80份，右旋聚乳酸‑可降解聚酯共聚物1～50份，成核剂0.1～1份，增塑剂1～10份；所述右旋聚乳酸‑可降解聚酯共聚物的可降解聚酯链段由可降解聚酯提供；所述增塑剂为右旋聚乳酸‑聚乙二醇‑右旋聚乳酸共聚物。由于增塑剂中的PDLA链段与基体PLLA能够形成SC晶体，可以有效降低增塑剂向复合材料外部迁移，并且成核剂和增塑剂可以显著提高基体PLLA的同质晶体(HC)的结晶度，从而直接得到高韧、耐热的可降解复合材料，无需等温热处理。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸复合材料及其制备方法，属于生物降解材料技术领域。

背景技术

随着工业的发展，目前各个产业对石油资源的不可降解型聚合物的需求逐年增大，导致石油资源被大量消耗以及全球性的白色污染问题日益严重，给社会的可持续发展带来巨大挑战。为了减少对不可再生资源的依赖，开发环境友好型的新材料来代替石油基聚合物，基于此，生物基的高分子材料越来越受到关注。

聚乳酸(PLA)是一种无毒，可完全生物降解的生物基高分子材料。聚乳酸通常以淀粉等为原料，经过发酵，化学合成等工艺制备得到。其生产和产品使用过程绿色环保，后期废品可以通过堆肥等方法进行降解成为水和二氧化碳。聚乳酸(PLA)包括左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)和消旋聚乳酸(PDLLA)。PLLA和PDLA具有相反的旋光性，两者共混时，可以形成立构复合晶体(SC)，使熔点提高约50℃。

聚乳酸具有较高的拉伸强度和透明性，但是存在柔韧性差、缺口冲击强度低、结晶缓慢、热变形温度低等缺陷。这些缺点限制了聚乳酸的应用领域。为了拓宽聚乳酸的应用范围，需要对聚乳酸进行改性。将PLA与韧性聚合物共混是对PLA进行增韧的一种简单、经济的方法。但是PLA与韧性聚合物的相容性一般都比较差，使得共混物中的PLA与韧性聚合物两相之间的界面作用较弱，导致韧性聚合物不能对PLA进行有效增韧。因此如何提高PLA与韧性聚合物两相之间的界面作用力是有效增韧的关键，在PLA/韧性聚合物体系中加入增容剂进行反应性增容是目前较为有效的方法。

相较于普通反应增容得到的PLA基复合材料，先将PDLA、增容剂与韧性聚合物进行反应性共混，制备PDLA-韧性聚合物共聚物，之后将其与PLLA进行共混得到的PLA基复合材料具备更优的韧性。造成这一效果的原因是PLLA可以与PDLA-韧性聚合物共聚物中的PDLA链段在PLLA与增韧相界面处形成SC晶体，SC晶体能够进一步提高PLLA与韧性聚合物两相的界面结合，从而达到更优的增韧效果。

除起到增强界面结合的作用之外，共混过程中形成的SC晶体还能够在后续成型过程中促进PLLA基体结晶(形成同质晶体HC)，从而提高制品的耐热性。但是，尽管有SC晶体的帮助，PLLA基体仍旧很难在成型过程中完成结晶。为了提高PLLA的结晶度，往往还需要在成型过程中或样品成型后进行等温热处理，但是这种方法操作繁琐，并且耗时耗能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乳酸复合材料，用于解决目前通过提高左旋聚乳酸的结晶度来提高聚乳酸材料的耐热性能时存在操作繁琐、耗时耗能的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种聚乳酸复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的聚乳酸复合材料所采用的技术方案为：

一种聚乳酸复合材料，由以下重量份数的组分组成：左旋聚乳酸50～80份，右旋聚乳酸-可降解聚酯共聚物1～50份，成核剂0.1～1份，增塑剂1～10份；所述右旋聚乳酸-可降解聚酯共聚物的可降解聚酯链段由可降解聚酯提供，所述可降解聚酯选自聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中的一种或任意组合；所述增塑剂为右旋聚乳酸-聚乙二醇-右旋聚乳酸共聚物，所述右旋聚乳酸-聚乙二醇-右旋聚乳酸共聚物的分子量为6000～35000，所述右旋聚乳酸-聚乙二醇-右旋聚乳酸共聚物的聚乙二醇链段由聚乙二醇提供，所述聚乙二醇的分子量为1000～20000。