[发明专利]一种多单体接枝聚乳酸相容剂及其制备方法及应用

说明书

本发明提供一种多单体接枝聚乳酸相容剂及其制备方法及应用，该多单体接枝聚乳酸相容剂由极性单体混合物接枝第一聚乳酸后形成，所述极性单体混合物由顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯混合形成；所述极性单体混合物与所述第一聚乳酸按照极性单体混合物：第一聚乳酸＝1‑4:10的比例进行接枝。通过接枝反应将极性单体接枝到聚乳酸分子链上的相容剂，能改善聚乳酸和植物纤维等极性填料的相容性。采用三种极性单体组合，使多单体接枝聚乳酸相容剂能够适应不同的生物质填料，提高聚乳酸复合材料制造时的聚乳酸与不同的植物纤维二者之间的界面相容性，提升植物纤维等极性填料在塑料基体中的增强效果，从而降低聚乳酸复合材料的制作成本，提高经济可行性。

技术领域

本发明涉及高分子材料接枝改性技术领域，尤其是指一种多单体接枝聚乳酸相容剂及其制备方法及应用。

背景技术

基于石油化工原料的塑料制品的使用限制日渐严格，可生物降解塑料的应用逐渐提上了日程。以生物质资源作为原料合成的聚乳酸具有强度高、加工方便等特点，被认为是有潜力替代石油化工塑料的可生物降解塑料之一。以可降解塑料原料聚乳酸替代石油化工塑料原料，可以让木塑复合材料朝着更为环保的方向发展。但是，因为聚乳酸分子链极性较低，而组成植物纤维主要成分的纤维素由于表面含有较多羟基而具有较高的极性，因此，聚乳酸与纤维素二者共混时，需要采用相应的提高两者界面相容性的手段才能获得良好的界面结合。对于传统的石油化工塑料，已经有成熟的极性单体接枝物作为相容剂。以马来酸酐等极性单体与聚合物进行接枝改性合成官能化的聚合物，能够在酸酐基团的作用下与生物质填料进行结合，这类官能化的聚合物的分子链又能够和塑料基体的分子链产生物理缠结从而提高塑料基体和生物质填料的粘接性。使用聚乳酸替代石油化工塑料用于木塑复合材料产业时，同样需要相应的相容剂来改善和植物纤维之间的结合，但并不能够直接适用于合成聚乳酸复合材料中，因而，目前的相容剂的接枝效率低，且无法适用不同种类的纤维材料。此外，聚乳酸的韧性较低、结晶性能较差并且价格昂贵，这些因素限制了聚乳酸真正实现大规模的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：设计一种接枝聚乳酸相容剂，提升不同纤维材料的接枝效率，提升聚乳酸复合材料的力学性能，扩大聚乳酸的应用规模。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种多单体接枝聚乳酸相容剂，由极性单体混合物接枝第一聚乳酸后形成，所述极性单体混合物由顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸和丙烯酸丁酯混合形成；所述极性单体混合物与所述第一聚乳酸按照极性单体混合物：第一聚乳酸＝1-4:10的比例进行接枝。

进一步地，所述顺丁烯二酸酐、所述甲基丙烯酸和所述丙烯酸丁酯按照顺丁烯二酸酐：甲基丙烯酸：丙烯酸丁酯＝1-5:1-3:1-2的比例混合。

进一步地，所述极性单体混合物与所述第一聚乳酸按照极性单体混合物：第一聚乳酸＝1-2:10的比例进行接枝。

一种多单体接枝聚乳酸相容剂的制备方法，包括依次执行的以下步骤：

S1：将极性单体混合物和引发剂充分溶解于溶剂中，得到改性溶液；

S2：将改性溶液和第一聚乳酸进行混合，在室温下搅拌至溶剂完全挥发，得到混合料；

S3：在氮气氛围下所述混合料进行熔融接枝反应，得到所述多单体接枝聚乳酸相容剂；所述引发剂的用量为所述第一聚乳酸用量的0.5-3％。

进一步地，所述溶剂为丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃中的一种，其用量为所述第一聚乳酸用量的10-30％。

进一步地，所述引发剂为过氧化二异丙苯，其用量为所述第一聚乳酸用量的0.5-2％。

进一步地，在所述步骤S3中，在165-175℃条件下接枝反应完成后，还经过造粒，造粒完成后在100-110℃条件下干燥10-14h。