[发明专利]一种聚乳酸/环氧植物油全生物基复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种聚乳酸/环氧植物油全生物基复合材料的制备方法，包括将聚乳酸、环氧植物油、酸酐和有机过氧化物催化剂混匀后熔融共混得到母料，母料粉碎后得到粉料，将粉料溶解在有机溶剂中，再加入环氧植物油以及在有机胺催化剂催化的条件下发生化学接枝反应，接枝产物经洗涤干燥后得到所述聚乳酸/环氧植物油全生物基复合材料。该制备方法简单，易于控制，可操作性强，易于实施，生产成本低廉，易于工业化大规模生产，并且制备的复合材料与聚乳酸相容性高，不容易发生小分子增塑剂迁移现象且不会降低聚乳酸基体的热力学性能，能够应用于薄膜、塑料、农业和包装行业等领域。

技术领域

本发明涉及聚乳酸材料及其制备领域，具体涉及一种聚乳酸/环氧植物油全生物基复合材料的制备方法。

背景技术

传统高分子材料正面临石油资源日益减少以及使用后难降解造成严重环境污染两大挑战，大力发展生物基与生物降解高分子材料是解决传统材料面临的两大挑战的重要途径之一。从综合性能和价格因素考虑，可再生的生物降解塑料，如淀粉基生物降解塑料、聚乳酸(Polylactic acid，PLA)、聚羟基烷酸酯(PHAs)、聚ε-已内酯(PCL)、聚丙撑碳酸酯(PPC)等生物降解塑料将更具有发展潜力。未来几十年，生物降解塑料因环保性、经济性及使用性三方面的综合优势，必将成为新一代最有发展前景的材料之一，成为可持续、循环经济发展的焦点。

相对而言，作为最具发展潜力的一种热塑性生物基与生物降解高分子，聚乳酸具有优异的加工性能、力学强度与生物降解性，应用前景广阔。但聚乳酸具有脆性大、韧性低、拉伸断裂伸长率小等缺陷，严重制约了聚乳酸的应用范围，因此，聚乳酸的增韧改性受到了产业界与学术界的广泛重视。

植物油作为一类廉价的可再生资源，用作原材料制备生物基高分子材料而备受关注，其中作为产量最大的植物油——环氧植物油，在环境友好材料领域受到广泛关注，不仅用作聚乳酸、聚氯乙烯与乙基纤维素等的环保增塑剂，而且可以与多元酸固化制备环氧大豆油树脂。环氧植物油可以直接用做聚乳酸的增塑剂，提升聚乳酸的拉伸韧性，但值得注意的是，在现有技术中，往往采用环氧植物油直接与聚乳酸共混增塑，但这不仅对产品综合性能的提升并不显著，往往会大幅度破坏产品的机械强度，这类环氧植物油树脂力学性能差，且成网络结构而不能热塑成型加工，改性后的聚乳酸产品容易发生环氧植物油的迁移现象，严重限制了产品在食品和包装等相关领域的应用。

例如，专利CN201810463168公开了一种全生物基増韧聚乳酸复合材料，所述复合材料所含原料及各原料的质量百分数为：聚乳酸75～90％，马来酸酐改性木质素2～5％，环氧大豆油5～20％。该发明利用马来酸酐改性木质素与环氧大豆油以反应性共混的方式对聚乳酸材料进行改性，在提高复合材料韧性的同时能保持材料较高的强度，制备方法简单，且复合材料具有优良的可再生性与生物降解性能。

专利申请CN201810775154提供一种无卤阻燃聚乳酸木塑复合材料及其制备方法，是将含磷木质素基阻燃剂与木粉、聚乳酸及其他助剂熔融共混，再热压成型得到。所述的木质素基阻燃剂是将木质素溶于溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，再加入二苯基甲烷二异氰酸酯和9,10-二氢-9-氧杂菲-10-氧化物及催化剂在一定温度下反应一定时间，再烘干粉碎得到。该发明利用完全可降解的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯对聚乳酸木塑复合材料进行增韧，还利用1,3,5-三缩水甘油-三嗪三酮中含有的环氧基团与木粉和聚乳酸中的羟基反应改善阻燃聚乳酸木塑复合材料的相容性，同时其与制备的含磷阻燃剂形成氮磷协同阻燃的作用，得到综合性能优异的阻燃聚乳酸木塑复合材料。

专利申请CN202010405149提供一种聚环氧棕榈油/聚乳酸共混树脂的制备方法，其是采用三氟化硼乙胺络合物为阳离子引发剂诱导环氧棕榈油自聚，并通过原料混合、双螺杆混炼、冷却、切割成粒、挤出成型，制得聚环氧棕榈油/聚乳酸共混树脂。该发明制备的聚环氧棕榈油/聚乳酸共混树脂具有很好的断裂伸长率和拉伸韧性，且保留较高的拉伸强度和拉伸模量。