[发明专利]一种聚乳酸材料增强增韧的改性方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸增强增韧的改性方法。利用含有磺化的刚性链段和热塑性弹性柔性链段的磺化聚苯乙烯类离聚物与聚乳酸熔融共混，来改性聚乳酸材料，同时达到增强增韧的效果。磺化聚苯乙烯类离聚物是聚苯乙烯类嵌段共聚物如聚（苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯）（SEBS）等经过对聚苯乙烯链段不同程度的磺化而得到，其中的柔性链段起到对聚乳酸复合材料增韧的效果。

技术领域

本发明属于复合材料改性领域，涉及一种对聚乳酸材料进行增强增韧的改性方法。

背景技术

聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯类高分子材料。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充足而且可以再生，因此是理想的绿色高分子材料。聚乳酸具有优异的可生物降解性和生物相容性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境。聚乳酸还具有较高的强度、模量和良好的加工性等优势，是极具市场应用前景的环境友好型聚合物材料，目前已被广泛应用于生物医用材料、一次性可降解材料、包装材料以及纺织品等领域。聚乳酸属于硬质材料，弹性模量很高，但其韧性差，断裂伸长率与冲击强度低，难以应用在对高分子材料的韧性要求高的场合，这个缺点严重制约了聚乳酸的应用进展。因此，对聚乳酸材料的增韧改性研究成为生物基高分子材料领域的重要研究课题，一直是工业界和学术界的研究重点。

本发明提出利用磺化聚苯乙烯类离聚物来增强增韧聚乳酸的方法。磺化是向有机化合物分子中引入磺酸基团，让硫原子与碳原子相连，得到磺酸化合物。可以用三氧化硫，浓硫酸，发烟硫酸等磺化剂来制备。磺化聚苯乙烯类离聚物是一类特殊的嵌段共聚物，是指对含有聚苯乙烯链段的共聚物中的聚苯乙烯进行磺化后所形成的一类聚合物。要对聚乳酸进行增韧改性，可行的方法是在聚乳酸基体中引入柔性的高分子材料，提高复合材料的韧性。在本发明中，利用含有刚性链段和柔性链段的离聚物改性聚乳酸材料，同时达到增强增韧的目标。刚性高分子链段是磺化的聚苯乙烯链段，可以根据需要选择不同磺化度的聚苯乙烯链段，聚苯乙烯及磺化的聚苯乙烯可以增强聚乳酸复合材料的强度。柔性高分子链段是热塑性弹性链段，如聚丁二烯链段、聚异戊二烯链段、氢化聚丁二烯链段等。柔性高分子链段在聚乳酸基体中起到吸收冲击能量，提高聚乳酸基体韧性的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚乳酸在力学强度和韧性方面的不足，提供一种利用磺化聚苯乙烯类离聚物来增强增韧聚乳酸材料的方法。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案为：

所述的一定量的磺化聚苯乙烯类离聚物粉末与聚乳酸粉末先物理共混均匀，然后在190^oC-220^oC温度下熔融共混均匀，制备聚乳酸复合材料。

所述的熔融共混可以在挤出机或者密炼机中进行。熔融温度根据磺化聚苯乙烯类离聚物的种类和磺化度决定。

上述的技术方案中：

所述的磺化聚苯乙烯类离聚物，是磺化含聚苯乙烯链段的共聚物中的聚苯乙烯链段而得到。聚苯乙烯链段的磺化度在5%到60%之间。磺化度是聚苯乙烯结构单元上的氢被磺酸根基团取代的程度，反映了聚合物含有磺酸基团的多少，对磺化聚合物的结构和性能有重要的影响。磺化度可以用沉淀法、元素分析法、酸碱滴定法等方法测定。

所述的磺化聚苯乙烯类离聚物的种类，包括但不仅限于磺化的聚（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯）离聚物（SSIS）；磺化的聚（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）离聚物（SSBS）；磺化的聚（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯）离聚物（SSEBS）；磺化的聚（苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯）离聚物（SSEPS）等。还包括其他硬链段为磺化的聚苯乙烯，柔性链段为热塑性弹性链段的离聚物。

所述的磺化聚苯乙烯类离聚物中的磺化前的聚苯乙烯链段的质量占总共聚物的质量分数为20%到80%之间。

所述的磺化聚苯乙烯类离聚物在聚乳酸复合材料中的质量分数为1%到40%之间。