基于環氧化熱塑性彈性體增韌抗沖擊聚乳酸及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高抗沖聚乳酸及其制備方法，涉及采用環氧化熱塑性彈性體對聚乳酸進行增韌改性，屬于高分子材料改性技術領域。
【背景技術】
[0002]聚乳酸是一種已經商業化生產的熱塑性材料，原料來源可再生，具有良好的生物相容性和可生物降解性，在人體及自然環境中能夠逐步降解，最終分解成二氧化碳和水。聚乳酸是將來最有希望替代傳統石油基高分子材料的一種生物材料，廣泛應用于醫療、藥學、農業、包裝等領域。聚乳酸具有較高的強度與模量，但聚乳酸的韌性較差，在要求具有一定柔韌度的應用領域中受到限制。為了提高通用聚乳酸的韌性，從而拓寬其使用范圍，近年來聚乳酸增韌改性的研究如火如荼。橡塑并用是提高聚乳酸抗沖擊性能的有效途徑，但采用橡塑共混的方法難以很好地解決兩者相容性的精準調控，化學接枝的方法可以更加有效地提高橡膠對聚乳酸的增韌效果。本發明所公開的抗沖擊聚乳酸，增韌基體選用環氧化熱塑性彈性體，由于熱塑性彈性體具有可以熱塑性加工成型的特性，與聚乳酸能夠很好地在密煉機中混合反應，有效地提高了接枝效率，與環氧化橡膠相比，接枝反應工藝、增韌效果明顯改善。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一類抗沖擊聚乳酸及其制備方法，采用環氧化熱塑性彈性體通過密煉共混接枝的方法對聚乳酸進行增韌改性，抗沖擊聚乳酸是聚乳酸和環氧化熱塑性彈性體的接枝聚合物。
[0004]—類抗沖擊聚乳酸，其特征在于:抗沖擊聚乳酸是聚乳酸和環氧化熱塑性彈性體的接枝聚合物，抗沖擊聚乳酸中各組分比例，以抗沖擊聚乳酸質量為100份計，其中環氧化熱塑性彈性體的質量分數為5-30份，其余為聚乳酸;聚乳酸選自L-聚乳酸、D-聚乳酸、DL-聚乳酸中的一種或幾種的混合物;聚乳酸可以是均聚物或共聚物，可以是線形結構、星形結構或支化結構;聚乳酸的數均分子量為5-50萬，優選為10-30萬。環氧化熱塑性彈性體選自環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、環氧化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、環氧化苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SI/BS)熱塑性彈性體中的一種或幾種的混合物，環氧化熱塑性彈性體可以具有線形結構、星形結構或支化結構;環氧化熱塑性彈性體優選線形或星形環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)中的一種或幾種的混合物;環氧化熱塑性彈性體的環氧化度摩爾百分比為3-60%，優選為10-40% ;環氧化熱塑性彈性體的數均分子量為5-60萬，優選為10-30萬。
[0005]上述抗沖擊聚乳酸的制備方法，其特征在于:將聚乳酸和環氧化熱塑性彈性體放入密煉機內，以抗沖擊聚乳酸質量為100份計，其中環氧化熱塑性彈性體的質量分數為5-30份，聚乳酸的質量分數為70-95份;密煉時間為5-20min，密煉溫度為170-200°C，轉矩為40-80rpm，得到抗沖擊聚乳酸。
[0006]本發明具有以下優點:聚乳酸抗沖擊性能顯著提高，通過環氧化熱塑性彈性體接枝改性聚乳酸，熱塑性彈性體用量少、韌性提高大，抗沖擊聚乳酸表現為明顯的韌性斷裂，聚乳酸可生物降解的特性得到很好地保持;密煉接枝增韌方法設備簡單、高效易行，生產成本低廉，具有較高的推廣應用價值。與環氧化橡膠增韌聚乳酸相比，環氧化熱塑性彈性體具有熱塑加工成型的特性，與聚乳酸在密煉機中更加容易均勻混合，提高接枝效率，抗沖擊聚乳酸的加工性能顯著改善。
【具體實施方式】
[0007]下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對發明保護范圍的限制，該領域的技術人員可以根據上述發明的內容作出一些非本質的改進和調整。環氧化熱塑性彈性體采用經典的甲酸/過氧化氫原位過氧甲酸法制備，熱塑性彈性體的環氧化方法及環氧化熱塑性彈性體的環氧化度測試方法參見文獻:張紅霞，丁二烯/異戊二烯/苯乙烯星形梳狀高支化聚合物的研究，大連理工大學博士學位論文(2009);D-聚乳酸和DL-聚乳酸的制備方法參見文獻:宋平，聚乳酸結晶和熔融行為及成核劑調控結晶研究，大連理工大學博士學位論文(2014)。
[0008]實施例1
[0009]取L-聚乳酸(美國Natureworks公司產品4032D)90份，線形環氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS為韓國LG公司生產的SBS LG501，環氧化度摩爾百分比為36% )10份，將聚乳酸和環氧化SBS—起在密煉機中密煉lOmin，密煉溫度為175°C，轉矩為40rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為198.9J/m，斷裂伸長率為218.8%;相比而言，L-聚乳酸4032D的Izod沖擊強度僅僅為29.9J/m，斷裂伸長率為3.5% ;而L-聚乳酸4032D在相同配比條件下與SBS LG501共混改性，得到增韌產品的Izod沖擊強度僅為51.9J/m，斷裂伸長率僅為10.5% ;可見，采用環氧化SBS LG501增韌效果更為顯著。
[0010]實施例2
[ΟΟ?? ] 取L-聚乳酸(美國Natureworks公司產品4032D)80份，線形環氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS為韓國LG公司生產的SBS LG501，環氧化度摩爾百分比為36% )20份，將聚乳酸和環氧化SBS—起在密煉機中密煉15min，密煉溫度為180°C，轉矩為80rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為795.5J/m。
[0012]實施例3
[0013]取L-聚乳酸(美國Natureworks公司產品4032D)70份，線形環氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS為韓國LG公司生產的SBS LG501，環氧化度摩爾百分比為36% )30份，將聚乳酸和環氧化線形SBS—起在密煉機中密煉20min，密煉溫度為195 °C，轉矩為70rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為891.0J/m。
[0014]實施例4
[0015]取L-聚乳酸(美國Natureworks公司產品4032D)90份，星形環氧化苯乙稀-丁二稀-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS為燕山石化公司產品SBS 4303，環氧化度摩爾百分比為26% )10份，將聚乳酸和環氧化SBS—起在密煉機中密煉5min，密煉溫度為170 °C，轉矩為60rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為114.2J/m。
[0016]實施例5
[0017]取L-聚乳酸(美國Natureworks公司產品4032D) 95份，線形環氧化苯乙稀-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS(SIS岳陽石化公司產品SIS 1105，環氧化度摩爾百分比為12% )5份，將聚乳酸和環氧化SIS—起在密煉機中密煉1min，密煉溫度為200°C，轉矩為80rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為56.0J/m。
[0018]實施例6
[0019]取DL-聚乳酸(大連理工大學實驗室提供，數均分子量為17.5萬，分子量分布指數為1.85)90份，線形環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS為北京燕山石化公司提供SBS1401，環氧化度摩爾百分比為28%) 10份，將聚乳酸和環氧化SBS—起在密煉機中密煉lOmin，密煉溫度為170°C，轉矩為60rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為148.7J/m。
[0020]實施例7
[0021]取D-聚乳酸(大連理工大學實驗室提供，數均分子量為18.6萬，分子量分布指數為1.91)90份，線形環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(SBS為北京燕山石化公司提供SBS1401，環氧化度摩爾百分比為28% )10份，將聚乳酸和環氧化SBS—起在密煉機中密煉lOmin，密煉溫度為170°C，轉矩為60rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為98.5J/m。
[0022]實施例8
[0023]取L-聚乳酸(美國Natureworks公司產品4032D) 90份，線形環氧化苯乙稀-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SI/BS(大連理工大學實驗室提供，數均分子量為18.1萬，苯乙烯含量質量分數為30%，異戊二烯含量質量分數為35%，丁二烯含量質量分數為35% ；環氧化度摩爾百分比為30 % ) 10份，將聚乳酸和環氧化SI/BS—起在密煉機中密煉20min，密煉溫度為195°C，轉矩為70rpm，得到抗沖聚乳酸，Izod沖擊強度為141.0J/m。
【主權項】
1.一類抗沖擊聚乳酸，其特征在于:抗沖擊聚乳酸是聚乳酸和環氧化熱塑性彈性體的接枝聚合物，抗沖擊聚乳酸中各組分比例，以抗沖擊聚乳酸質量為100份計，其中環氧化熱塑性彈性體的質量分數為5-30份，其余為聚乳酸;環氧化熱塑性彈性體的環氧化度摩爾百分比為3-60%;聚乳酸的數均分子量為5-50萬，環氧化熱塑性彈性體的數均分子量為5-60萬;環氧化熱塑性彈性體具有線形或星形結構。2.根據權利要求1所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:環氧化熱塑性彈性體選自環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、環氧化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、環氧化苯乙烯-異戊二烯/ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體中的一種或幾種的混合物。3.根據權利要求2所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:環氧化熱塑性彈性體選自線形環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、星形環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或幾種的混合物。4.根據權利要求1、2或3所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:所述的環氧化熱塑性彈性體的數均分子量為10-30萬。5.根據權利要求1、2或3所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:環氧化熱塑性彈性體的環氧化度摩爾百分比為10-40%。6.根據權利要求4所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:環氧化熱塑性彈性體的環氧化度摩爾百分比為10-40%。7.根據權利要求1-6任一所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:聚乳酸選自L-聚乳酸、D-聚乳酸、DL-聚乳酸中的一種或幾種的混合物。8.根據權利要求1-6任一所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:所述的聚乳酸的數均分子量為10-30萬。9.根據權利要求7所述的抗沖擊聚乳酸，其特征在于:所述的聚乳酸的數均分子量為10_30萬ο10.權利要求1-9所述抗沖擊聚乳酸的制備方法，其特征在于:將聚乳酸和環氧化熱塑性彈性體放入密煉機內，以抗沖擊聚乳酸質量為100份計，其中環氧化熱塑性彈性體的質量分數為5-30份，其余為聚乳酸；密煉時間為5-20min，密煉溫度為170-200°C，轉矩為40-80rpm，得到抗沖擊聚乳酸。
【專利摘要】本發明涉及一種抗沖擊聚乳酸及其制備方法，該方法采用環氧化熱塑性彈性體通過密煉共混接枝的方法對聚乳酸進行增韌改性，將聚乳酸和環氧化熱塑性彈性體放入密煉機內，以抗沖擊聚乳酸質量為100份計，其中聚乳酸質量分數為70-95份，環氧化熱塑性彈性體質量分數為5-30份；密煉時間為5-20min，密煉溫度為170-200℃，轉矩為40-80rpm，得到抗沖擊聚乳酸；環氧化熱塑性彈性體選自環氧化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、環氧化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、環氧化苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；與環氧化橡膠相比，接枝反應工藝、增韌效果明顯改善。
【IPC分類】B29B7/00, C08L53/02, C08G81/02, C08L67/04
【公開號】CN105713361
【申請號】CN201610211090
【發明人】李楊, 王艷色, 魏志勇, 冷雪菲, 任瑩瑩, 邊宇飛
【申請人】大連理工大學