[发明专利]刚韧均衡的超韧性聚乳酸基纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了刚韧均衡的超韧性聚乳酸基纳米复合材料，以质量份数计，其原料组成为：聚乳酸70～90份，天然橡胶10～30份，气相法白炭黑0.5～3份，抗氧剂0.2～1份，交联剂0.1～0.9份，助交联剂0.01～0.09份；气相法白炭黑为纳米级白炭黑；所述纳米复合材料的相形态为双连续相；制备时，先把气相法白炭黑与天然橡胶混炼均匀；随后将聚乳酸与抗氧剂混合均匀，加入天然橡胶与气相法白炭黑的混炼胶，均匀后再加入交联剂和助交联剂，使混炼胶在交联剂作用下发生动态硫化，最终得到刚韧均衡的超韧性聚乳酸基纳米复合材料。本发明使聚乳酸基纳米复合材料的冲击强度得到显著提升的同时，拉伸强度也会呈现小幅的上升。

技术领域

本发明涉及聚乳酸基纳米复合材料，特别是涉及一种刚韧均衡的超韧性聚乳酸基纳米复合材料及其制备方法；属于纳米复合材料及其制备技术领域。

背景技术

在石油资源日渐稀缺的今日，其原料以及由之衍生出的各类化工产品的价格也因此水涨船高。这其中，石油基塑料产品在我们日常生活中随处可见，并且为我们的生活与工作提供了诸多便利。但随着时间的发展，这类产品一个较大的缺陷逐渐也显现出来，就是他们无法进行完全的生物降解，而不能对这些石油基废弃物进行回收再利用，人类及动物的生存环境受到了极大的威胁。为了环境保护与可持续发展，越来越多的人将目光投向了可再生资源的开发和利用上。聚乳酸作为一种可再生的生物基高分子，具有良好的生物相容性和生物可降解性，且加工性能良好，适用于多种加工方法及设备。但其本身固有的脆性大，韧性较差的特点限制了其应用领域的拓宽，因此许多学者都对如何有效提高聚乳酸的韧性进行了研究。

常见的聚乳酸增韧改性的方法有简单共混、接枝、共聚等等，其中，简单共混是最行之有效且经济快捷的。通过一定的加工手段，引入其他组分，如弹性体、纳米刚性粒子、增塑剂等，可以有效改善聚乳酸脆性大的不足。橡胶作为弹性体的一种，就常被用来增韧聚乳酸。

中国发明专利CN103642184A公开了一种动态硫化法制备的聚乳酸/橡胶热塑性弹性体及其制备方法，在剪切作用下，加入硫化剂使橡胶就地发生交联，得到微观形态为双连续相的热塑性弹性体材料。由于橡塑两相之间的相容性较差，此法引进了如甲基丙烯酸缩水甘油脂、环氧化天然橡胶、甲基丙烯酸锌等含有特殊官能团的材料充当界面改性剂，在界面处形成过渡层，有效改善了体系的相容性。连续的橡胶相网络和两相间较好的相容性导致制得的热塑性弹性体具有良好的韧性。但此方法在原料的置备上花费较多，加工过程较繁琐，更重要的是无法保证材料的刚度，制得的材料在高冲击强度时拉伸强度较低。

中国发明专利CN106366596A公开了一种聚乳酸/化学改性天然橡胶共混物材料及其制备方法，利用反应性增容，通过使用改性后的天然橡胶来改善两相间的相容性，有效提高了聚乳酸的冲击强度和延展性，但拉伸强度会随着改性橡胶含量的增加逐渐下降，韧性与刚度无法实现同步增长。