專利名稱:一種聚乳酸改性復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚乳酸改性復合材料及其制備方法。
技術背景
聚乳酸(PLA)是以有機酸乳酸為原料生產的新型聚酯材料，生物可降解性良好， 聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，對保護環境非常有利。同時聚乳酸還具有很好的熱塑性，適用于吹塑、擠出、注塑等多種加工方法， 加工方便。但是聚乳酸的力學性質，比如彎曲強度最多只能達到85. 6MPa通常不能滿足需要，所以聚乳酸的改性技術引起廣泛的關注。通常的做法是將聚乳酸與其他高聚物共混以提高聚乳酸的性能，但是直接的后果是將完全降解的聚乳酸材料變成了部分降解的復合材料，聚乳酸的環保無污染優勢大大弱化。另外，制約聚乳酸大范圍應用的另一主要性能指標是其很低的熱變形溫度。原始的聚乳酸，熱變形溫度只有76°C，極大的限制了其應用范圍。
為了解決上述問題，可以向其中通過添加一些無機物來進行聚乳酸的改性，將聚乳酸插入粘土片層間，利用其特殊的納米級片層結構，可有效改善材料性能，獲得比傳統復合材料更優異的性能，包括熱變形溫度、彎曲強度等。例如，公開號為CN176(^65的專利文件中闡述了一種聚乳酸/蒙脫土納米復合材料的制備方法，其上記載有采用該方法制備的復合材料熱變形溫度在80-123°C之間，彎曲強度在80. 6-121. 7ΜΙ^之間。
上述技術方案在一定程度上提高了原始聚乳酸的熱變形溫度和彎曲強度，但是在需要更高熱變形溫度和彎曲強度的領域，此種聚乳酸/蒙脫土納米復合材料就顯得有些不足。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種熱變形溫度高，彎曲強度大的聚乳酸改性復合材料。
本發明要解決的另一技術問題在于提供一種上述聚乳酸改性復合材料的制備方法。
本發明提供的聚乳酸改性復合材料，其組分包括聚乳酸和有機插層處理的納米高嶺土。
本發明提供的聚乳酸改性復合材料的制造方法，其中所采用的聚乳酸由第一份聚乳酸和第二份聚乳酸組成，包括如下步驟
(1)將第一份聚乳酸、有機插層處理的納米高嶺土真空干燥，然后與擴鏈劑、相容劑混合均勻，形成第一混合物，該第一混合物中第一份聚乳酸占60Wt-80Wt%，有機改性的納米高嶺土占10wt-25wt%，擴鏈劑占5wt-10wt%，相容劑占Iwt-IOwt %，將第一混合物在擠出機中擠出，制得母料；
(2)取步驟⑴所得母料，向其中加入抗氧化劑、光穩定劑和第二份聚乳酸并混合均勻，形成第二混合物，該第二混合物中母料占10wt-40wt%，第二份聚乳酸占59wt-89wt%，抗氧化劑占0. Iwt-Iwt %，光穩定劑占0. lwt_lwt%，擠出機擠出第二混合物，制得聚乳酸改性復合材料。
如果以下面的組分計算，通過換算，依照上述方法最終制得的聚乳酸改性復合材料中各種組分的重量比為
本發明技術方案中采用的高嶺土的化學式為Al4(Si4Oltl) (OH)8,是一種1 1型層狀硅酸鹽，每一個晶層單元由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體通過共同的氧互相連接而形成。由于該納米高嶺土具有很強的納米界面粘結性，本發明提供的聚乳酸改性復合材料的熱變形溫度可以高達121-137°C，彎曲強度在110-130MI^之間，與聚乳酸相比，本發明提供的聚乳酸改性復合材料熱變形溫度和彎曲強度明顯提高。不僅如此，專利公開號為 CN1760265的背景文獻中聚乳酸/蒙托土納米復合材料熱變形溫度僅在80_123°C之間，彎曲強度在80. 6-121. 之間，與其相比，本發明提供的聚乳酸改性復合材料明顯可以達到更高的熱變形溫度和彎曲強度。
具體實施方式
為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
本發明實施例提供的聚乳酸改性復合材料，其組分包括聚乳酸和有機插層處理的納米高嶺土。
本發明實施例提供的聚乳酸改性復合材料，其組分還包括擴鏈劑、相容劑、抗氧化劑和光穩定劑，其中各組分重量百分含量為
聚乳酸82.4-97.64%
有機插層處理的納米高嶺土 1-10%
擴鏈劑0.5-4%
相容劑0. 1-4%
抗氧化劑0.1-1%
光穩定劑0.1-1%
當然，根據需要，本發明實施例提供的聚乳酸改性復合材料中，可以選擇加入擴鏈齊U、相容劑、抗氧化劑和光穩定劑中的一種或幾種。
本發明實施例中采用的相容劑并無特別限制，可以采用現有技術中各種相容劑， 優選為聚己內脂(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)中的一種或者幾種。
本發明實施例中采用的抗氧化劑在選用方面并無特別限制，可以采用現有技術中各種抗氧化劑，優選為丁基羥基茴香醚(BHA)、二丁基羥基甲苯(BHT)、特丁基對苯二酚
聚乳酸
有機插層處理的納米高嶺土
82. 4-97. 64%
1-10% 0. 5-4% 0. 1-4% 0. 1-1% 0. 1-1%
擴鏈劑
相容劑
抗氧化劑
光穩定劑(TBHQ)、亞磷酸苯二異癸酯(PDDP)、季戊四醇雙亞磷酸酯、[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯中的一種或者幾種。如果采用的抗氧化劑太少則不能起到抗氧化的作用，太多則可能會帶來一定的副作用，因此其含量選為 0. 1-1%，優選為 0. 3-0. 5%。
本發明實施例中，所采用的光穩定劑并無特別限制，可以采用現有技術中各種光穩定劑，優選為雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯(光穩定劑770)、雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光穩定劑四2)、聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]_1，3， 5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}(光穩定劑944)和聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯(光穩定劑62 中的一種或者幾種。
本發明實施例中，所采用的擴鏈劑并無特別限制，可以采用現有技術中各種擴鏈劑，優選為對苯二酚二羥乙基醚(HQEE)、間苯二酚二羥乙基醚(HER)、雙酚A(FA)、乙二醇 (ED)、1，4_ 丁二醇(BD)和1,6-己二醇(HD)和一縮乙二醇(DE)中的一種或幾種。采用擴鏈劑可以提高聚乳酸的分子量，同時可以很好的促進聚乳酸和納米高嶺土的結合，增強復合材料的插層效果，以起到保證復合材料性能的作用。
本發明實施例中所用的納米高嶺土的粒度小于500nm，晶片厚度小于lOOnm，該納米高嶺土為經過有機插層處理的納米高嶺土，處理過的納米高嶺土可以很好的與聚乳酸進行插層反應。由于只有少數極性的小分子比如二甲基亞砜(DMSO)、甲酰胺(FA)，二甲基甲酰胺(DMF)等可以直接與納米高嶺土進行插層形成插層復合物，而其它有機分子只能通過取代的方式與高嶺土形成插層復合物，所以本發明實施例優選采用二甲基亞砜、甲酰胺和二甲基甲酰胺中的一種或者幾種進行有機插層處理。
本發明實施例聚乳酸改性復合材料的制造方法，其中所采用的聚乳酸由第一份聚乳酸和第二份聚乳酸組成，包括如下步驟
(1)將第一份聚乳酸、納米高嶺土真空干燥，然后與擴鏈劑、相容劑混合均勻，形成第一混合物，該第一混合物中第一份聚乳酸占60Wt-80Wt%，有機改性的納米高嶺土占 10wt-25wt %，擴鏈劑占5wt-10wt %，相容劑占Iwt-IOwt %，將第一混合物在擠出機中擠出，制得母料；
(2)取步驟(1)所得母料，向其中加入抗氧化劑、光穩定劑和第二份聚乳酸并混合均勻，形成第二混合物，該第二混合物中母料占10wt-40wt%，第二份聚乳酸占 59wt-89wt%，抗氧化劑占0. Iwt-Iwt %，光穩定劑占0. Iwt-Iwt %，擠出機擠出第二混合物，制得聚乳酸改性復合材料。
如果以下面的組分計算，通過換算，該最終制得的聚乳酸改性復合材料中各種組分的重量比為
聚乳酸82.4-97.64%
有機插層處理的納米高嶺土1-10%
擴鏈劑0.5-4%
相容劑0. 1-4%
抗氧化劑0.1-1%
光穩定劑0.1-1%[0044]上述步驟(1)中真空干燥至水分含量小于lOOppm。步驟(1)中擠出溫度為 1400C _180°C，步驟⑵中擠出溫度為130°C _170°C。該納米高嶺土為經過有機插層處理的納米高嶺土，優選采用二甲基亞砜、甲酰胺和二甲基甲酰胺中的一種或者幾種進行有機插
層處理。
上述實施例中各混合步驟在高混機中進行；擠出機采用雙螺桿擠出機。
為了更清楚的說明本發明，列表1和表2。
表1中A為實施例1、2和3所得母料，B為實施例4、5和6所得母料，C為實施例 7、8和9所得母料，D為實施例10、11和12所得母料，E為實施例13、14和15所得母料。表 2中聚乳酸為在母料之后新加入的聚乳酸，其含量不包括母料中聚乳酸。表2中A、B、C、D、 E與表1中A、B、C、D、E意義相同。
表1、表2中所示各組分的的量為重量百分比。表2中所示各實施例所得聚乳酸改性復合材料的熱變形溫度采用熱變形維卡軟點溫度測定儀TY-5006測量所得，彎曲模量采用萬能試驗機CMT5000測量所得。
實施例1
采用如表1中重量比的第一份聚乳酸、經過二甲基亞砜進行插層處理的納米高嶺土、相容劑(聚己內酯)和擴鏈劑(對苯二酚二羥乙基醚)按照如下方法制備母料將聚乳酸在真空烘箱中40°C干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，將上述納米高嶺土，在烘箱中80°C溫度條件下干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，然后將干燥后的聚乳酸和納米高嶺土與相容劑和擴鏈劑在高混機中均勻混合，在雙螺桿擠出溫度為150-180°C時，將混合后的物料在雙螺桿擠出機中擠出，制得母料A。
取一定重量的上述母料A，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚，光穩定劑為雙(2，2，6，6_四甲基哌啶)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-5 甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2， 4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}和聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，然后經過雙螺桿擠出機擠出，擠出機各段控制溫度在140-150°C， 制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例2
取一定重量的實施例1中制備的母料A，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為二丁基羥基甲苯，光穩定劑為雙0，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯、雙 (1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚II6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]_1， 3，5_三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在 135-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例3[0055]取一定重量的實施例1中制備的母料A，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為特丁基對苯二酚，光穩定劑為雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯和雙 (1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在135-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。 測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例4
采用如表1中重量比的第一份聚乳酸、經過甲酰胺進行插層處理的納米高嶺土、 相容劑(聚己內酯、聚乙二醇和聚羥基脂肪酸酯的混合物)和擴鏈劑(對苯二酚二羥乙基醚、間苯二酚二羥乙基醚、雙酚A、乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇和一縮乙二醇的混合物)按照如下方法制備母料將聚乳酸在真空烘箱中40°C干燥1個小時(至水分含量小于 IOOppm)，將經過有機改性的納米高嶺土在烘箱中80°C溫度條件下干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，然后將干燥后的聚乳酸和納米高嶺土與相容劑和擴鏈劑在高混機中均勻混合，在雙螺桿擠出溫度為150-180°C時，將混合后的物料在雙螺桿擠出機中擠出，制得母料B。
取一定質量的上述母料B，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為亞磷酸苯二異癸酯，光穩定劑為雙(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚 {[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}和聚丁二酸(4-羥基-2，2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，然后將其在高混機中均勻混合，控制溫度在140-160°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例5
取一定重量的實施例4中制備的母料B，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為季戊四醇雙亞磷酸酯，光穩定劑為聚II6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，_四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2， 6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}和聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇) 酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比為89 0. 7 0. 3 10，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在135-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例6
取一定重量的實施例4中制備的母料B，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戌四醇酯，光穩定劑為雙 0，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯和聚丁二酸G-羥基_2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇) 酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在140-160°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例7
采用重量比如表1的第一份聚乳酸、經過二甲基甲酰胺進行插層處理的納米高嶺土、相容劑(聚己內酯、聚乙二醇的混合物)和擴鏈劑(間苯二酚二羥乙基醚和雙酚A的混合物)按照如下方法制備母料將聚乳酸在真空烘箱中40°C干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，將經過有機改性的納米高嶺土在烘箱中80°C溫度條件下干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，然后將干燥后的聚乳酸和納米高嶺土與相容劑和擴鏈劑在高混機中均勻混合，在雙螺桿擠出溫度為140-170°C時，將混合后的物料在雙螺桿擠出機中擠出，制得母料C。
取一定質量的上述母料C，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為亞磷酸三(2，4_二叔丁基苯基)酯，光穩定劑為雙(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2， 然后將其在高混機中均勻混合，控制溫度在133-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例8
取一定重量的實施例7中制備的母料C，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳酸酯]，光穩定劑為雙0，2，6，6_四甲基哌啶)癸二酸酯，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在 130-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例9
取一定重量的實施例7中制備的母料C，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯、[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戌四醇酯、亞磷酸三 (2，4-二叔丁基苯基)酯和[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳酸酯]的混合物，光穩定劑為雙(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在130-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例10
采用重量比如表1的第一份聚乳酸、納米高嶺土(采用二甲基亞砜、甲酰胺和二甲基甲酰胺進行過有機插層處理)、相容劑(聚乙二醇和聚羥基脂肪酸酯的混合物)和擴鏈劑 (乙二醇、1，6_己二醇和一縮乙二醇的混合物)按照如下方法制備母料將聚乳酸在真空烘箱中40°C干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，將經過有機改性的納米高嶺土在烘箱中80°C溫度條件下干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，然后將干燥后的聚乳酸和納米高嶺土與相容劑和擴鏈劑在高混機中均勻混合，在雙螺桿擠出溫度為140-170°C時，將混合后的物料在雙螺桿擠出機中擠出，制得母料D。
取一定質量的上述母料D，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯、[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戌四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的混合物，光穩定劑為聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，
4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，然后將其在高混機中均勻混合，控制溫度在130-170°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例11
取一定重量的實施例10中制備的母料D，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯和季戊四醇雙亞磷酸酯的混合物，光穩定劑為聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在135-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例12
取一定重量的實施例10中制備的母料D，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯、[3-(3，
5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戌四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的混合物，光穩定劑為雙0，2，6，6_四甲基哌啶)癸二酸酯和聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，_四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2， 6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、 光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在130-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例13
采用重量比如表1的第一份聚乳酸、納米高嶺土(采用二甲基亞砜和二甲基甲酰胺進行過有機插層處理)、相容劑(聚羥基脂肪酸酯)和擴鏈劑(雙酚A)按照如下方法制備母料將聚乳酸在真空烘箱中40°C干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，將經過有機改性的納米高嶺土在烘箱中90°C溫度條件下干燥1個小時(至水分含量小于IOOppm)，然后將干燥后的聚乳酸和納米高嶺土與相容劑和擴鏈劑在高混機中均勻混合，在雙螺桿擠出溫度為140-170°C時，將混合后的物料在雙螺桿擠出機中擠出，制得母料E。
取一定質量的上述母料E，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚和亞磷酸三(2，4_二叔丁基苯基)酯的混合物，光穩定劑為雙(1，2，2， 6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，然后將其在高混機中均勻混合，控制溫度在130-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度， 測量結果見表2。
實施例14
取一定重量的實施例13中制備的母料E，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯和[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戌四醇酯的混合物， 光穩定劑為雙0，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯、雙(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和聚丁二酸(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯的混合物，該加入的聚乳酸(不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在135-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
實施例15
取一定重量的實施例13中制備的母料E，加入第二份聚乳酸、光穩定劑和抗氧化劑，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯、[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戌四醇酯、亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯和[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳酸酯]的混合物，光穩定劑為聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，該加入的聚乳酸 (不包括母料中聚乳酸)、光穩定劑、抗氧化劑和母料的重量比如表2，在高混機中將上述混合物均勻混合，控制溫度在130-150°C，然后經過雙螺桿擠出機擠出，制得納米高嶺土改性的聚乳酸復合材料。測量該復合材料的彎曲強度和熱變形溫度，測量結果見表2。
/組分第一份聚納米高嶺相容劑擴鏈劑/乳酸土(％)(%)(%)母 (%)A60201010B652519C801055D702055E6025105
表 1
/分及 、能施例/楚一 矛一 份聚乳酸 (%)光穩定劑 (%)抗氧化劑 (%)母料 (%)熱變形溫 度 (°C)彎曲強度 (MPa)1890.50.510(A)1251212701128(A)1301283590.90.140(A)1341304701128(B)1351285890.70.310(B)1271206590.90.140(B)1371307590.50.540(C)1281258890.50.510(C)1211209781120(C)12411510800.50.519(D)12511611781120(D)12611912890.50.510(D)12411513800.50.519(E)12512014781120(E)12911815890.10.910(E)123115
表2
以下對比例均參考公開號為CN1760265的公開文本。
對比例1
將100克聚乳酸干燥后，與1克抗氧劑亞磷酸脂三0，4 一二特丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，得對比樣品。其性能見表3。
對比例2
將100克聚乳酸、25克有機改性蒙托土、0. 9克抗氧劑亞磷酸脂三0，4 一二特丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為 50-150rpm，得母料；然后將100克聚乳酸與5. 1克母料、0. 8克抗氧劑亞磷酸苯二異癸脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4-8分鐘，得對比樣品。其性能見表3。
對比例3
將100克聚乳酸、20克有機改性蒙托土、0. 95克抗氧劑亞磷酸脂三0，4 一二特丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為 50-150rpm，得母料；然后將100克聚乳酸與12. 3克母料、0. 8克抗氧劑亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為 50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘，得對比樣品。其性能見表3。
對比例4
將100克聚乳酸、30克有機改性蒙托土、1.0克抗氧劑亞磷酸脂三(2，4_ 二叔丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為 50-150rpm,得母料；然后將100克聚乳酸與18. 06克母料、0. 8克抗氧劑亞磷酸脂三(2， 4-二叔丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘，得對比樣品。其性能見表3。
對比例5
將100克聚乳酸、40克有機改性蒙托土、1. 1克抗氧劑混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，得母料；然后將100克聚乳酸與 22. 3克母料、0.8克抗氧劑三(壬基代苯基)亞磷酸脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘，得對比樣品。其性能見表3。
對比例6
將100克聚乳酸、26. 7克有機改性蒙托土、6. 7克聚己內酯(PCL)、1. 33克抗氧劑三(壬基代苯基)亞磷酸脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C， 螺桿轉速為50-150rpm，得母料；然后將100克聚乳酸與10克母料、0. 8克抗氧劑季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4_ 二特丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為 155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘，得對比樣品。其性能見表 3。
對比例7
將100克聚乳酸、28. 6克有機改性蒙托土、14. 3克聚乙二醇(PEG)、1. 43克抗氧劑亞磷酸三(壬基苯脂)混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，得母料；然后將100克聚乳酸與10克母料、0. 8克抗氧劑季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4_ 二特丁基苯基)脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為 155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘，得對比樣品。其性能見表 3。
對比例8
將100克聚乳酸、25克有機改性蒙托土、3. 1克環氧樹脂、1. 克抗氧劑混合均勻， 用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，得母料；然后將 100克聚乳酸與20. 5克母料、0. 8克抗氧劑亞磷酸三(壬基苯脂)混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘， 得對比樣品。其性能見表3。[0105]對比例9
將100克聚乳酸、25克有機改性蒙托土、6. 25克環氧樹脂、1. 31克抗氧劑亞磷酸脂三0，4 一二特丁基苯基)脂和亞磷酸苯二異癸脂混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒， 擠出溫度為155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，得母料；然后將100克聚乳酸與21克母料、0.8克抗氧劑亞磷酸三(壬基苯脂)混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度為 155-200°C，螺桿轉速為50-150rpm，物料的停留時間為4_8分鐘，得對比樣品。其性能見表 3。
權利要求
1. 一種聚乳酸改性復合材料，其組分包括聚乳酸、有機插層處理的納米高嶺土、擴鏈劑、相容劑、抗氧化劑和光穩定劑，其中各組分重量百分含量為聚乳酸82.4-97.64%有機插層處理的納米高嶺土1-10%擴鏈劑0.5-4%相容劑0. 1-4%抗氧化劑0.1-1%光穩定劑0.1-1%。
2.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中抗氧化劑的重量百分含量為 0. 3-0. 5%。
3.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中相容劑為聚己內酯、聚乙二醇、聚羥基脂肪酸酯中的一種或者幾種。
4.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中抗氧化劑為丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯、特丁基對苯二酚、亞磷酸苯二異癸酯、季戊四醇雙亞磷酸酯、[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯中的一種或者幾種。
5.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中光穩定劑為雙0，2，6，6_四甲基哌啶)癸二酸酯、雙(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚{[6-[(1，1，3，3_四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6_己二撐[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}、聚丁二酸羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯中的一種或者幾種。
6.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中擴鏈劑為對苯二酚二羥乙基醚、間苯二酚二羥乙基醚、雙酚A、乙二醇、1，4_ 丁二醇、1，6-己二醇、一縮乙二醇中的一種或幾種。
7.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中納米高嶺土粒度為10nm-500nm，晶片厚度為10nm-100nm。
8.如權利要求
1所述的聚乳酸改性復合材料，其中有機插層處理的納米高嶺土為經過二甲基亞砜、甲酰胺和二甲基甲酰胺中的一種或者幾種進行有機插層處理的納米高嶺土。
9.一種如權利要求
1所述聚乳酸改性復合材料的制備方法，所述的聚乳酸由第一份聚乳酸和第二份聚乳酸組成，包括如下步驟(1)將第一份聚乳酸、有機插層處理的納米高嶺土真空干燥，然后與擴鏈劑、相容劑混合均勻，形成第一混合物，該第一混合物中第一份聚乳酸占60Wt-80Wt%，有機插層處理的納米高嶺土占10wt-25wt%，擴鏈劑占5wt-10wt%，相容劑占Iwt-IOwt %，將第一混合物在擠出機中擠出，制得母料；(2)取步驟(1)所得母料，向其中加入抗氧化劑、光穩定劑和第二份聚乳酸并混合均勻，形成第二混合物，該第二混合物中母料占10Wt-40Wt%，第二份聚乳酸占59wt-89wt%， 抗氧化劑占0. Iwt-Iwt %，光穩定劑占0. lwt-lwt^，擠出機擠出第二混合物，制得聚乳酸改性復合材料。
10.如權利要求
9所述聚乳酸改性復合材料的制備方法，所述步驟(1)中真空干燥至水分含量小于lOOppm。
11.如權利要求
9所述聚乳酸改性復合材料的制備方法，所述步驟(1)中擠出溫度為 1400C -180"C。
12.如權利要求
9所述聚乳酸改性復合材料的制備方法，所述步驟O)中擠出溫度為 1300C -170°C。
13.如權利要求
9所述聚乳酸改性復合材料的制備方法，所述有機插層處理的納米高嶺土為經過二甲基亞砜、甲酰胺和二甲基甲酰胺中的一種或者幾種進行有機插層處理的納米高嶺土。
專利摘要
本發明適用于各種具有高溫、環保要求的領域，提供了一種聚乳酸改性復合材料及其制備方法，其組分包括聚乳酸和納米高嶺土；該制備方法包括以下步驟(1)將聚乳酸、納米高嶺土真空干燥，然后與擴鏈劑、相容劑均勻混合，將混合后的物料在擠出機中擠出，制得母料；(2)向母料中加入抗氧化劑、光穩定劑和另一份聚乳酸并均勻混合，經擠出機擠出，制得聚乳酸改性復合材料。本發明提供的復合材料熱變形溫度高，彎曲強度大。
文檔編號C08L67/04GKCN101338068 B發布類型授權 專利申請號CN 200710076200
公開日2011年10月12日 申請日期2007年7月2日
發明者崔朝陽 申請人:比亞迪股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (2),