[发明专利]甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及塑料改性及复合材料制备领域，特别涉及一种甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚乳酸是一种可生物降解的生物基热塑性脂肪族聚酯塑料。聚乳酸来源于玉米淀粉等一些可以回收的自然资源。相对于其他生物基塑料，聚乳酸有相对较高的模量、强度，因而它广泛运用在生物医学、包装行业等重要领域。

但是，聚乳酸也存在着一些缺点，如脆性大、耐热性差、价格高等，这些缺点制约了其在日常生活中的应用。通常通过在聚乳酸中添加木粉、天然纤维、淀粉等填料制备聚乳酸基复合材料的方法来提高其性能，降低其价格。现有的聚乳酸基复合材料中存在的一个主要问题就是，聚乳酸基体和填料间界面相容性差导致聚乳酸基复合材料综合性能下降。

目前对聚乳酸基复合材料界面性能改善的方法包括：填料表面改性、聚乳酸基体改性、偶联剂改性，其中，通过在聚乳酸基复合材料加工过程中直接添加偶联剂的方法是一种简单、有效的方法。

公开号为CN1371921A、CN102250359A中国专利申请公开了通过溶液法合成甲壳素和聚乳酸的接枝共聚物或淀粉和聚乳酸的接枝共聚物，用于提高甲壳素或淀粉填充聚乳酸共混物的界面相容性。但是这两种接枝共聚物的应用范围有限，且溶液法制备聚乳酸接枝共聚物方法效率低、溶剂污染大。

公开号为CN101200579A中国专利申请公开了通过对聚乳酸基体接枝马来酸酐改性，来提高与天然纤维的界面结合能力。该技术方案虽然能提高聚乳酸基复合材料的力学性能，但是由于对聚乳酸基体进行改性，破坏了聚乳酸本身的分子结构，而且马来酸酐的接枝率及反应活性都不能保证。

公开号为CN101333330A、CN101962468A中国专利申请公开了运用硅烷等小分子偶联剂来提高天然纤维增强聚乳酸基复合材料的界面相容性。这些技术方案虽能一定程度上提高聚乳酸基复合材料的力学性能，但这些偶联剂都没有考虑和聚乳酸基体的相关作用，且小分子偶联剂容易在材料中渗出，影响材料的综合性能。

发明内容

本发明提供了一种甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料，可作为一种高效偶联剂应用在聚酯基复合材料中。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料，由以下重量百分比的原料制成：

聚乳酸树脂                              93％～97％；

甲基丙烯酸缩水甘油酯                    1％～5％；

自由基引发剂                            1％～2％。

为了取得本发明更好的发明效果，以下作为本发明的优选：

所述的聚乳酸树脂的数均分子量为5万～30万。进一步优选，所述的聚乳酸树脂的数均分子量为8万～12万。该数均分子量的聚乳酸树脂制备的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料，能够更大程度地改善基体材料与填料之间的界面相容性。聚乳酸树脂可选用市售产品。

所述甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为无色透明液体，相对分子量142.15，沸点189℃，相对密度1.073，闪点76℃，选用市售产品。

所述的自由基引发剂是过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)，选用该过氧化苯甲酸叔丁酯作为自由基引发剂，能够高效、稳定地引发聚乳酸树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应。

本发明还提供了一种甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料的制备方法，制备简单，生产效率高。

所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料的制备方法，包括以下步骤：

按重量百分比称取聚乳酸树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和自由基引发剂，混合均匀，作为混合物料；将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料。

所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料主要包括甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物，还包括少量的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、自由基引发剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯均聚物等。

所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物的环氧值为0.05mol/100g～0.2mol/100g，该环氧值下，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸共聚物材料作为一种高效偶联剂应用在聚酯基复合材料中，使得聚酯基复合材料具有更好的界面相容性。