專利名稱：：通過加工提高聚乙二醇增塑聚乳酸材料力學性能的方法
技術領域：
：本發明屬聚乳酸領域，特別是涉及壓力加工固態成型提高聚乙二醇增塑聚乳酸力學性能的方法。
背景技術：
：聚乳酸作為生物可降解的高分子材料，由于可降解、可再生的生物友好性能而得到了大量的研究。但由于聚乳酸本身結晶速率慢、分子鏈剛性強導致了材料韌性差，只能作為包裝材料而限制了廣泛的應用。一般可通過增塑、共混改性的方法使得沖擊性能得到改善。但改性的同時，拉伸性能下降劇烈限制了材料的使用。近年來研究共混增韌的方法很多，并出現了大量的增韌模型。對于各種高聚物材料的應用，韌性是一個極其重要的力學性能指標，聚合物的增韌改性一直是材料改性中的重要問題。自從1927年第一個增韌PS的技術專利問世，到第一個利用橡膠增韌技術開發出的ABS塑料，高分子材料的應用領域不斷擴展。并隨著70、80年代各種剛性有機粒子增韌的高抗沖材料研究以及近年來無機剛性粒子增韌體系的研究，各種增韌機理相繼提出。注塑成型是最廣泛應用的加工方法，近年來對注塑成型自增強的研究層出不窮。BayerRK等(BayerRK,etal.PolymerEngineeringandScience1989,29,186)報道了拉伸流動注射成型方法，在普通注塑機上實現了聚乙烯的自增強，制得了拉伸強度達至'Jl50MPa的試樣。另外，輥壓成型也是一種很有效的加工方法。D.C.Sun等(D.C.Sun,E.M.Berg,J.H.Magill.Polym.Eng.Sci.,1990,30，635)報道了聚丙烯、高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和聚乙烯-聚丙烯嵌段共聚物的輥壓成型，發現所有輥壓成型后的試樣的機械強度在三個軸向方向上都有提高，并揭示了結構與性能的關系。但材料在加工中的增韌效果和機理還很少。
發明內容本發明所要解決的技術問題在于提供一種壓力加工固態成型提高聚乙二醇(PEG)增塑聚乳酸(PLA)材料力學性能的方法，首先按一定比例混合PEG、PLA,然后通過雙螺桿擠出機造粒，最后使用注塑機得到一定尺寸的PEG增塑的PLA樣條。把合適尺寸的樣條放到自制的模具中在不同壓力、溫度和時間作用下，高分子出現三明治結構。并通過熱處理消除材料內應力，形成的結構提高了材料的力學性能。z通過聚合物在壓力下進行壓力加工固態成型，從而在材料內部形成三明治結構，達到增靭的目的。本發明的壓力加工固態成型提高PEG增塑PLA材料力學性能的方法，包括下列步驟(1)PEG增塑的PLA樣條制備將初步共混的PEG和PLA通過雙螺桿擠出機進行共混擠出造粒，然后注塑成型制備PEG增塑的PLA樣條(80mmX10mmX4mm)，注塑溫度為150'C20(TC，注射壓力為60bar160bar;(2)PEG增塑的PLA樣條的壓力加工固態成型將注塑樣條加工成一定的形狀，如剪切為長方體形狀(35mmX10mmX4mm)，結晶不同時間，然后放入自制的模具(模具內空腔為80mmX10mmX4mm的長方體)中，在0170'C的溫度條件下，壓力范圍為0MPa900MPa，壓制0-150min，實現PEG增塑的PLA樣條的壓力加工固態成型；(3)成型后的熱處理將成型后的PEG增塑的PLA樣條放入恒溫設備，設定在50'C16(TC進行熱處理，時間為lmin120min，以完善材料內部的抗沖結構。所述步驟(1)中的聚乙二醇(PEG)分子量為200~20,000，聚乳酸(PLA)的特性粘數為1.08736dL/g,熔點為168'C;所述步驟(1)中的注塑溫度優選16(M80。C,注射壓力優選80120bar。所述步驟(2)中的溫度優選50~150°C，壓力優選200MP800Mpa，最優選100-800Mpa，壓制時間優選520min;所述步驟(2)中的流動方向和壓縮比可以控制；所述步驟(3)中的溫度優選60'C12(TC，時間優選l20min。本發明的有益效果本發明通過一種壓力加工固態成型的技術在PEG增塑的PLA樣條中形成了高抗沖得三明治結構，該結構不僅數倍提高了材料的彎曲性能，拉伸性能提高了兩倍，而且幾十倍的提高了材料的沖擊強度。該方法加工溫度在Tg附近，降低了材料的降解程度，改善了制品的表觀性能，全面提升了PEG增塑的PLA的綜合性能。該方法可在硫化機、壓力機等壓力設備上，通過模壓、沖壓或連續式等方法進行加工。該方法通過對樣品施加壓力使樣品出現固態流動，在固態流動中材料的內部微觀結構得到改善，從而達到了改善力學性能的目的。圖1是注塑制備的PEG增塑的PLA樣條的形態和加工后的形態；圖2是壓力加工固態成型示意圖3是未加工PEG增塑的PLA樣條的沖擊斷面；圖4是PEG增塑的PLA樣條在結晶2.5min后在7(TC受壓250MPa，時間10min的材料的沖擊斷面中的三明治結構。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1注塑制備的PEG增塑的PLA樣條的形態和加工后的形態(如圖1)以及自制模具加工過程示意圖(如圖2)，未加工PEG增塑的PLA樣條的沖擊斷面(如圖3)。實施例2按實施例1所述方法，將8(TC不同結晶時間的PEG增塑的PLA樣條在70°C，250MPa的壓力條件下保持5分鐘，成型后未經熱處理樣條的力學性能見表1。表i8crc不同結晶時間下的成型后未經熱處理樣條的力學性能樣條80。C的結晶時間原始樣條的沖擊強度加工后樣條的沖擊強度(min)(kJ/m2)CkJ/m2)2.51.2443.291.3737.7471.5233.29101.7721.13141.314.89實施例3按實施例1所述方法，將結晶2.5min的PEG增塑的PLA樣條在不同溫度條件下，250MPa下保持5分鐘，成型后未經熱處理樣條的力學性能見表2。表2不同加工溫度下成型后未經熱處理樣條的力學性能實施例4按實施例l所述方法，將結晶2.5min的PEG增塑的PLA樣條在70。C，250MPa壓力條件下保持不同時間(受壓時間10min的材料的沖擊斷面如圖4)，成型后未經熱處理樣條的力學性能見表3。表3不同加工時間下成型后未經熱處理樣條的力學性能<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例5按實施例l所述方法，將結晶2.5min的PEG增塑的PLA樣條在70'C，不同壓力條件下保持5min，成型后未經熱處理樣條的力學性能見表4。表4不同加工壓力下成型后未經熱處理樣條的力學性能<table>compelxtableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例6按實施例l所述方法，將結晶2.5min的PEG增塑的PLA樣條在7(TC，不同壓力條件下實施5min，成型后在8(TC熱處理不同時間的樣條的力學性能見表4。表4不同熱處理時間下樣條的力學性能樣條的熱處理時間(min)樣條的沖擊強度(kJ/m2)<table>compelxtableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.壓力加工固態成型提高聚乙二醇PEG增塑聚乳酸PLA材料力學性能的方法，包括下列步驟(1)PEG增塑的PLA樣條制備將初步共混的PEG和PLA通過雙螺桿擠出機進行共混擠出造粒，然后注塑成型制備PEG增塑的PLA樣條，注塑溫度為150℃～200℃，注射壓力為60bar～160bar；(2)PEG增塑的PLA樣條的壓力加工固態成型將注塑樣條剪切成形，結晶不同時間，然后放入模具，在0～170℃的溫度條件下，壓力范圍為0MPa～900MPa，壓制0～150min，實現PEG增塑的PLA樣條的壓力加工固態成型；(3)成型后的熱處理將成型后的PEG增塑的PLA樣條放入恒溫設備，在50℃～160℃進行熱處理1min～120min，完善材料內部的抗沖結構。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中的聚乙二醇PEG分子量為200~20，000，聚乳酸PLA的特性粘數為1.08736dL/g，熔點為168°C。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中的注塑溫度為160~180°C，注射壓力為80~120bar。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中的溫度為50150'C，壓力為200MP800Mpa，壓制時間為5-20min。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中的壓力為100-800Mpa。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中的流動方向和壓縮比可以控制。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中的處理溫度為60°C~120。C，時間為120min。8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中模具的內空腔為80mmX10mmX4mm的長方體。9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中注塑樣條剪切成形是PLA樣條80mmX10mmX4mm剪切成長方體形狀35mmX10mmX4mm。全文摘要本發明涉及一種壓力加工固態成型提高聚乙二醇(PEG)增塑聚乳酸(PLA)材料力學性能的方法，包括步驟(1)PEG增塑的PLA樣條制備；(2)PEG增塑的PLA樣條的壓力加工固態成型；(3)成型后的熱處理。使用該方法加工的PEG增塑PLA塑料的沖擊性能提高了幾十倍，拉伸性能提高了兩倍，該方法通過對樣品施加壓力使樣品出現固態流動，在固態流動中材料的內部微觀結構得到改善，從而達到了改善力學性能的目的。文檔編號B29C69/00GK101195273SQ20071017087公開日2008年6月11日申請日期2007年11月23日優先權日2007年11月23日發明者余木火,滕翠青,焦明立,袁象愷,韓克清,朋高申請人:東華大學