[发明专利]改性聚乳酸材料

说明书

本申请公开了一种改性聚乳酸材料，以重量份计，包括以下原料组分：聚乳酸65～90；改性粒子5～30；相容剂0～5；增韧剂0～5；所述改性粒子包括无机粒子以及包裹在所述无机粒子表面的粗二聚酸。本申请将具有增韧功能的改性粒子与聚乳酸组合使用，二者相容性好，应用于制备聚乳酸材料，能够改善其使用性能。

技术领域

本申请涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种改性聚乳酸材料。

背景技术

聚乳酸(PLA)由生物质原料经发酵、聚合而成，是一种可生物降解、环境友好的热塑性树脂。PLA虽然具有较高的拉伸强度和弯曲强度，但其脆性大、韧性差以及断裂延长率小等特点，限制了聚乳酸的应用。

目前，PLA改性的常用方法主要有共聚改性法和共混改性法。其中共聚改性法为通过分子结构调控以从根本上改善PLA的脆性，但这种改性方法存在制备过程复杂、成本高等问题。共混法为通过添加增塑剂或弹性体与PLA共混来改善PLA的性能。例如专利CN202011284429.X添加的生物基热塑性硫化胶、专利CN202210440720.4添加的改性羧基丁腈橡胶以及专利CN202210031930.8添加的改性环氧化植物油，均作为增塑剂能与聚PLA共混，从而改善产品的性能；但这些方法存在增塑剂因与基体相容性差而发生迁移的问题，或弹性体难以生物降解、牺牲了聚乳酸拉伸性能等不足。

发明内容

鉴于现有技术问题，本申请提供了一种性能优异的改性聚乳酸材料。

本申请提供的改性聚乳酸材料，以重量份计，包括以下原料组分：

所述改性粒子包括无机粒子以及包裹在所述无机粒子表面的粗二聚酸。

可选的，所述改性粒子的疏水接触角为74°～82°，平均粒径为1～2μm。具有良好的亲油疏水性，结构稳定性好。

可选的，所改性粒子中粗二聚酸的负载量为1～5wt％，优选为1～3wt％，进一步优选为2wt％。粗二聚酸改善了无机粒子的表面极性，使改性粒子在聚乳酸中的分散性和相容性更佳，从而提升了聚乳酸的韧性。

可选的，所述聚乳酸的分子量为60000～130000。

可选的，所述无机粒子为碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、云母和二氧化钛中的至少一种；优选为滑石粉和/或蒙脱土；进一步优选为滑石粉。

可选的，所述相容剂为SBS-g-MAH、KH550和SEBS中的至少一种。优选为KH550。

可选的，所述增韧剂为EPDM、POE和环氧大豆油中的至少一种。

可选的，所述改性粒子的制备方法包括以下步骤：

将粗二聚酸、无机粒子和溶剂混合进行反应；

反应结束后，对产物进行清洗和干燥，得到所述改性粒子。

参见图1，粗二聚酸和无机粒子的结合是化学反应。粗二聚酸溶解在溶剂中，通过静电吸引吸附在无机粒子表面，随后粗二聚酸的羧基和无机粒子表面的羟基发生螯合反应，形成化学键，由此形成了稳定的杂化改性粒子。

粗二聚酸一般为工业副产物，通常指生产二聚酸中未能分离提纯的单体、二聚体及三聚体的混合物；该混合物一般包括十八碳不饱和的单酸、二聚酸和三聚酸；其中，二聚酸为由两个或更多的C18不饱和脂肪酸反应生成的二元羧酸。三聚酸为由三个或更多的C18不饱和脂肪酸反应生成的三元羧酸。

更具体地，例如粗二聚酸为由十八碳不饱和单酸如大豆油酸、棉籽油酸、米糠油酸或妥尔油酸等，在白土、蒙脱土等催化下，反应得到的未经提纯的混合物，其主要包括约75％的二聚酸同分异构体(C36)，以及少量饱和、不饱和单酸(C18，约1.5％)，及一些三聚酸(C54，约23.5％)。