本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種改性聚乳酸及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)是一種具有優(yōu)良的生物相容性和可生物降解性的聚合物，優(yōu)點(diǎn)是生物可降解性，其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(huán)境，對保護(hù)環(huán)境有利。聚乳酸有良好的機(jī)械性能及物理性能，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便。但是聚乳酸柔軟性不足，極易彎曲變形，斷裂伸長率較差。為了滿足一些對韌性等方面的需求，對其進(jìn)行改性是必須的。
聚乳酸的改性方法包括改進(jìn)加工和物理化學(xué)改性。聚乳酸和塑料、填料或增塑劑等共混，如CA1475530A中使用了聚丁酸丁二醇酯、CN1250065A使用了聚碳酸酯、CN1701082使用了聚甲醛，還有CN1793228使用了增塑劑。這些改性方法都是使用物理化學(xué)的方法，通過兩種材料的混合，使得到的復(fù)合材料比聚乳酸具有更好的性能。但是，由于聚乳酸屬于脂肪族聚酯，具有一定的分子量，再與其他材料共混，所形成的固體混合物缺乏足夠的化學(xué)鍵或分子間作用力，彼此的相容性較差，因此得到的材料較于聚乳酸，韌性改善較小，同時(shí)強(qiáng)度又產(chǎn)生了明顯的下降。
從這一角度出發(fā)，綜合使用多種改性方法，并進(jìn)行優(yōu)化，提高聚乳酸與共混組分間的相容性，實(shí)現(xiàn)材料性能的明顯提高是共同關(guān)注的內(nèi)容。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于解決上述問題，提供一種改性聚乳酸及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種改性聚乳酸，由如下按照重量份的原料組成：
聚乳酸 100份
環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑 0.1~10份
其他助劑 0.1~5份
所述改性聚乳酸的聚乳酸為聚L乳酸、聚D乳酸或它們的共混物，重均分子量為1萬~20萬。
所述改性聚乳酸的環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑的環(huán)氧當(dāng)量為270~1530，重均分子量為5500~40000。
所述改性聚乳酸的其他助劑為熱穩(wěn)定劑。
所述改性聚乳酸的其他助劑為磷酸三甲酯、三乙基磷酸酯或磷酸三苯酯。
所述改性聚乳酸制備方法，由以下步驟組成：
（1）將聚乳酸粒子置于真空轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在60~200℃ 范圍內(nèi)恒溫或逐步升溫結(jié)晶1~20h，得到結(jié)晶度大于60%的聚乳酸粒子。
（2）將步驟(1)中得到的聚乳酸粒子在環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑存在的條件下進(jìn)行雙螺桿擠出，得到改性聚乳酸；其中，雙螺桿前半程結(jié)構(gòu)以剪切為主，溫度180~220℃ ，雙螺桿后半程以輸送為主，溫度150~180℃；環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑在前半程加入，螺桿轉(zhuǎn)速50~200rpm。
本發(fā)明的有益效果：該種改性聚乳酸解決了聚乳酸的脆性問題，提高了聚乳酸的柔韌性，擴(kuò)大了材料的應(yīng)用領(lǐng)域，較好的保持了聚乳酸結(jié)構(gòu)規(guī)整性，從而保持了聚乳酸較好的結(jié)晶速率和耐熱變形性，原料廣泛易得，加工簡單快捷，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該種改性聚乳酸，由如下按照重量份的原料組成：
聚乳酸 100份
環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑 0.1份
其他助劑 0.1份
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，聚乳酸為聚L乳酸重均分子量為10萬；環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑的環(huán)氧當(dāng)量為1400，重均分子量為20000；其他助劑為磷酸三甲酯。
該種改性聚乳酸的制備方法，由以下步驟組成：
（1）將聚乳酸粒子置于真空轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，溫度由60℃逐步升溫至140℃，結(jié)晶時(shí)間10h，得到結(jié)晶度為60%的聚乳酸粒子。
（2）將步驟（1）中得到的聚乳酸粒子在環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑存在的條件下進(jìn)行雙螺桿擠出，得到改性聚乳酸；其中，雙螺桿前半程結(jié)構(gòu)以剪切為主，溫度180℃ ，雙螺桿后半程以輸送為主，溫度170℃；在前半程加入環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑，螺桿轉(zhuǎn)速150rpm。擠出得到的產(chǎn)品斷裂伸長率為37%。
實(shí)施例2：
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該種改性聚乳酸，由如下按照重量份的原料組成：
聚乳酸 100份
環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑 0.5份
其他助劑 0.1份
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，聚乳酸為聚L乳酸重均分子量為10萬；環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑的環(huán)氧當(dāng)量為1400，重均分子量為20000；其他助劑為磷酸三甲酯。
該種改性聚乳酸的制備方法，由以下步驟組成：
（1）將聚乳酸粒子置于真空轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，溫度由60℃逐步升溫至140℃，結(jié)晶時(shí)間10h，得到結(jié)晶度為60%的聚乳酸粒子。
（2）將步驟（1）中得到的聚乳酸粒子在環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑存在的條件下進(jìn)行雙螺桿擠出，得到改性聚乳酸；其中，雙螺桿前半程結(jié)構(gòu)以剪切為主，溫度180℃ ，雙螺桿后半程以輸送為主，溫度170℃；在前半程加入環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑，螺桿轉(zhuǎn)速150rpm。擠出得到的產(chǎn)品斷裂伸長率為50%。
實(shí)施例3：
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該種改性聚乳酸，由如下按照重量份的原料組成：
聚乳酸 100份
環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑 1份
其他助劑 0.1份
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，聚乳酸為聚L乳酸重均分子量為10萬；環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑的環(huán)氧當(dāng)量為1400，重均分子量為20000；其他助劑為磷酸三甲酯。
該種改性聚乳酸的制備方法，由以下步驟組成：
（1）將聚乳酸粒子置于真空轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，溫度由60℃逐步升溫至140℃，結(jié)晶時(shí)間10h，得到結(jié)晶度為60%的聚乳酸粒子。
（2）將步驟（1）中得到的聚乳酸粒子在環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑存在的條件下進(jìn)行雙螺桿擠出，得到改性聚乳酸；其中，雙螺桿前半程結(jié)構(gòu)以剪切為主，溫度180℃ ，雙螺桿后半程以輸送為主，溫度170℃；在前半程加入環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑，螺桿轉(zhuǎn)速150rpm。擠出得到的產(chǎn)品斷裂伸長率為80%。
對比例：
在本發(fā)明的一個(gè)對比例中，該種改性聚乳酸，由如下按照重量份的原料組成：
聚乳酸 100份
其他助劑 0.1份
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，聚乳酸為聚L乳酸重均分子量為10萬；其他助劑為磷酸三甲酯。
該種改性聚乳酸的制備方法，由以下步驟組成：
（1）將聚乳酸粒子置于真空轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，溫度由60℃逐步升溫至140℃，結(jié)晶時(shí)間10h，得到結(jié)晶度為60%的聚乳酸粒子。
（2）將步驟（1）中得到的聚乳酸粒子進(jìn)行雙螺桿擠出，其中，雙螺桿前半程結(jié)構(gòu)以剪切為主，溫度180℃ ，雙螺桿后半程以輸送為主，溫度170℃。擠出得到的產(chǎn)品斷裂伸長率為10%。
以上實(shí)施例中，隨著環(huán)氧聚合型擴(kuò)鏈劑的比重增大，復(fù)合體系的斷裂伸長率增加，聚乳酸材料的韌性增加。
該種改性聚乳酸解決了聚乳酸的脆性問題，提高了聚乳酸的柔韌性，擴(kuò)大了材料的應(yīng)用領(lǐng)域，較好的保持了聚乳酸結(jié)構(gòu)規(guī)整性，從而保持了聚乳酸較好的結(jié)晶速率和耐熱變形性，原料廣泛易得，加工簡單快捷，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。