[发明专利]一种聚乳酸和聚（3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯）纳米改性复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物的共混改性，特别是一种新型聚乳酸PLA和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P3/4HB)纳米改性复合材料。 

背景技术

聚乳酸PLA(Polylactic acid)是一种完全可生物分解的脂肪族聚酯，使用后能被自然界中微生物完全分解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，是公认的环境友好材料。PLA具有循环再生性，由植物资源(如玉米)所提取的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸，摆脱了对石油资源的依赖。同时，其制品的任何处理方式，都是把二氧化碳返回自然界，成为一个永恒的封闭的碳循环系统，不会造成大气中二氧化碳的增长。 

聚乳酸无毒害，符合世界发达国家卫生安全和环境规范，是传统塑料最佳替代的“绿色塑料”。聚乳酸的基本力学性能为：密度1.24G/CM³，熔点145-155℃，拉伸强度60MPa，弯曲强度70MPa。聚乳酸具有良好的热塑加工性和结晶度，也有良好的机械性能和降解参数。但是PLA树脂的硬而脆、抗冲击性能差、结晶速度慢、热变形温度低等缺陷限制了其在热塑加工生产及日常生活中的广泛应用。因此，PLA的增韧改性及提高其结晶速度成为新材料产业研究开发的热门课题。 

生物聚酯(也称微生物聚酯，或聚羟基脂肪酸酯，Polyhydroxyalkanoates，PHA)是一类重要的非石油基高分子材料，它是利用可再生的天然原料通过微生物发酵而得到的。目前已发现超过百种PHA高分子，它们具有各自的特性，其中聚3-羟基丁酸酯(PHB) 是PHA早期最典型的代表，也是最廉价的PHA材料。而近几年出现的3-羟基丁酸酯和4-羟基丁酸共聚酯[Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate)简称P3/4HB]是一种崭新的最具前景的PHA高分子材料，其4HB含量在0-100％之间，随着4HB含量的增加，共聚物由半结晶性的硬脆塑料逐渐改变为强度及韧性均大幅提高的塑料，后转变成非结晶富有弹性的弹性体，使得P3/4HB高分子的性能可以在很大范围内调节，P3/4HB具有良好的热稳定性，熔点可在130-151℃内改变，分解温度约180℃，加工性较好，可完全生物降解，降解时间随材料中4HB含量和结晶度的高低而变化。P3/4HB兼具有良好的生物相容性能，生物可分解性和塑料的热加工性能，因此可作为生物医用材料和生物可分解包装材料。由于P3/4HB是综合性能较为优异的可生物降解高分子材料，国内已有公司开始工业化生产P3/4HB这种生物聚酯高分子原料，并对其在可降解塑料和生物医学产品方面进行应用开发和推广。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-CO-4-羟基丁酸酯)纳米改性复合材料，所述材料在提高PLA的韧性的同时保持较高的强度， 

本发明的技术方案是： 

一种聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)纳米改性复合材料，其中所述聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)中的4-羟基丁酸酯的摩尔含量为15％--35％。 

其中聚乳酸与聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)可以以任意比例共混。 

优选的是，聚乳酸∶聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)＝10-90％∶90-10％。 

其中所述聚乳酸是各种不同立体化学结构的聚乳酸以及含有乳酸特征的其它共聚物； 所述聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)是通过微生物发酵得到的生物共聚酯。 

其中所述纳米复合材料还添加有填充物，所述填充物为滑石粉、碳酸钙、硅灰石或白炭黑中的一种或其中两种以上物质的混合物；所述填充物用偶联剂进行过表面活化浸润处理，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或其中两种以上物质的混合物。 

其中所述纳米复合材料还添加有无毒无害的塑料改性剂，所述改性剂为柠檬酸三丁酯(ATBC)，添加量为质量百分比3-20％；或抗氧剂1010，添加量为质量百分比0.3-0.8％。 

上述任意一种聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)纳米改性复合材料的制备方法步骤如下： 

(1)将聚乳酸和聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)及填充物或助剂按照规定的比例配料，加入到高速混合机中高速搅拌5-8分钟得到预混基料； 

(2)将预混基料使用双螺杆挤出机共混挤出料条；