[发明专利]一种聚乳酸改性材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸改性材料及其制备方法。所述的聚乳酸改性材料由聚酯型热塑性聚氨酯、聚乳酸和巴斯夫ADR扩链剂构成，所述巴斯夫ADR扩链剂的用量为聚酯型热塑性聚氨酯和聚乳酸质量之和的0.1‑0.5％；其中，以聚酯型热塑性聚氨酯和聚乳酸的质量之和为100％计，所述聚酯型热塑性聚氨酯所占的质量比为5‑20％，余量为聚乳酸；其中：聚酯型热塑性聚氨酯为无定型结构的聚酯型热塑性聚氨酯，按质量百分比计，软段占聚酯型热塑性聚氨酯质量的75‑90％，余量为硬段。本发明所述聚乳酸改性材料够显著提高所得改性材料断裂伸长率的同时，又不明显降低其玻璃化转变温度和拉伸强度，甚至还可以提高其拉伸强度。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸改性材料及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

随着“白色垃圾”以及传统塑料对石油资源短缺和环境污染带来的问题日益严重，可生物降解塑料的需求日益增加。聚乳酸(PLA)因其良好的加工性、机械性能、透明性、原材料来源充足可再生等突出特点而被视为最具有发展前景的生物可降解塑料。然而聚乳酸表现出的高脆性成为限制其广泛应用的最大阻碍。为了改善聚乳酸的脆性、提高其韧性，许多企业及科研院所对聚乳酸进行了大量的改性研究。

目前，聚乳酸脆性改性的方法主要有添加小分子增塑剂、与柔性材料共混等，但报道的很多方法都存在对聚乳酸进行增韧改性的同时大大降低材料的拉伸强度和玻璃化转变温度的不足。如文献《几种增塑剂对聚乳酸的性能研究》中，分别使用聚乙二醇(PEG)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、柠檬酸三丁酯(TBC)、亚磷酸三苯酯(TPPi)、癸二酸二丁酯(DBS)对聚乳酸进行了增塑，实验结果显示这几种增塑剂在明显提高聚乳酸的断裂伸长率同时，也明显降低了聚乳酸的拉伸强度和玻璃化转变温度(张永伟等，现代塑料加工应用，2007年第19卷第6期，p38-40)。另一方面，小分子增塑剂同时还存在迁移析出等问题，而小分子增塑剂的析出会进一步导致材料的力学性能的下降。如文献《增塑剂对P(3HB-co-4HB)力学性能影响研究》中使用环氧大豆油、乙酸柠檬酸三丁酯等小分子增塑剂对P(3HB-co-4HB)进行增塑，放置一个月后样品的拉伸强度和断裂伸长率均有所降低(蓝小平等，塑料工业，2010年第38卷增刊S0，p124-127)。

使用大分子增塑剂则不存在小分子增塑剂析出的问题，但大部分大分子增塑剂还是同样存在导致材料拉伸强度等性能明显下降的问题。如文献《双向拉伸聚乳酸薄膜的制备》中使用聚碳酸丁二酯对聚乳酸进行增韧改性，当聚碳酸丁酯的含量为20％时，聚乳酸的拉伸强度下降了43％(罗焯欣，硕士学位论文，广州：华南理工大学，具体见文献p34，表4-6)。又如，文献《聚乳酸/聚氨酯共混物的力学行为与形态研究》中采用双螺杆挤出机制备了一系列聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯(TPU)共混物,通过万能试验机、悬臂梁冲击试验机和动态力学分析仪对PLA/TPU共混物进行力学性能测试，并对不同拉伸状态下的试样和冲击断面分别进行扫描电子显微镜观察。结果表明，随着TPU含量的增加，PLA/TPU共混物的断裂伸长率和冲击强度显著增大，且储能模量降低,损耗模量升高,其拉伸断面呈现出液滴态-粗纤态-细纤态的演变；当TPU含量达到40％(质量分数，下同)时，PLA/TPU共混物的断裂伸长率和冲击强度分别比纯PLA增加了300％和13.5倍(贾仕奎等，中国塑料，2017年03期)。但是，在聚氨酯的含量为20％时，聚乳酸的断裂伸长率仅增加了3.3倍，而拉伸强度却降低了33％(具体请见文献的第2.1节)，其增韧结果显然不够理想。

因此，有必要提供一种能够显著提高断裂伸长率的同时，又不明显降低其玻璃化转变温度和拉伸强度，甚至还可以提高其拉伸强度的聚乳酸改性材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够显著提高所得改性材料断裂伸长率的同时，又不明显降低其玻璃化转变温度和拉伸强度，甚至还可以提高其拉伸强度的聚乳酸改性材料及其制备方法。