本發(fā)明涉及工程塑料技術領域，特別涉及一種改性聚乳酸共混物及其制備方法。

背景技術：

聚乳酸屬于脂肪族熱塑性聚酯，具有生物可降解性，其合成原料為可再生資源。作為21世紀最具發(fā)展前景的綠色環(huán)保材料，成為各國重點研究的材料。聚乳酸具有良好的加工性能，并且優(yōu)異的拉伸強度和透光性，可用傳統(tǒng)的擠出、注塑、吹塑等加工方法制備各種塑料制品。

但聚乳酸的抗沖擊性能差，抗沖擊強度小于5kJ/m2，大大的限制了其廣泛應用。因此圍繞聚乳酸脆性嚴重的缺點，國內外展開廣泛的研究。聚乳酸的改性技術包括共聚改性、共混改性、復合改性、交聯(lián)改性等，其中，采用多組分共混的方法提高聚乳酸的韌性是主要的技術手段，如使用檸檬酸酯、環(huán)氧大豆油等低分子組分進行增塑，提高韌性并保持高透明性。然而，用這種方法改性的聚乳酸雖然抗沖擊性能增強了，但是，其他機械性能卻得不到保障。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，就是為了解決上述問題而提供了一種改性聚乳酸共混物，該改性聚乳酸共混物在增強聚乳酸抗沖擊性能的同時，還能保證聚乳酸的其他機械性能處于較高的水平。

本發(fā)明的另一個目的還在于提供了一種改性聚乳酸共混物的質保方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案實施如下：

一種改性聚乳酸共混物，包括以下組分及其重量份：

所述抗沖擊改性劑為彈性體基體聚合物和彈性體基體聚合物通過接枝或共聚官能團所形成的產物中的至少一種；

所述彈性體基體聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異戊二烯、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠、乙烯-丁烯橡膠、乙烯-丙烯酸酯橡膠、丁二烯-苯乙烯橡膠、丁二烯-丙烯酸酯橡膠、乙烯-辛烯橡膠、丁二烯丙烯腈橡膠、乙烯-丙烯酸、乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、或甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯；

所述官能團為羧酸類官能團、羧酸鹽類官能團、酯類官能團、離子聚合物類官能團、縮水甘油基類官能團、酐類官能團、噁唑啉類官能團或馬來酰亞胺類官能團。

優(yōu)選的，所述抗沖擊改性劑為乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三聚物、乙烯-丙烯酸離子聚合物、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、乙烯-馬來酸酐共聚物、馬來酸酐接枝的乙烯-丙烯-二烯烴共聚物、馬來酸酐接枝的苯乙烯-馬來酰亞胺共聚物、馬來酸酐改性苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、馬來酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈共聚物、和馬來酸酐接枝的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一種。

優(yōu)選的，所述聚乳酸的熔點為120-185℃，數(shù)均分子量5-40萬。

優(yōu)選的，所述納米物理增容劑為納米二氧化硅、納米蒙脫土、碳納米管或石墨烯中的一種。

優(yōu)選的，所述納米物理增容劑為疏水改性的納米物理增容劑。

進一步優(yōu)選，所述納米物理增容劑為疏水改性的納米二氧化硅，所述疏水改性的納米二氧化硅是通過納米二氧化硅與疏水改性劑反應制備而成的，所述疏水改性劑包括六甲基二硅氮烷、三甲氧基苯基硅烷。

所述的納米物理增容劑，從增容的方式而言不同于反應性增容，而是通過物理方式改善抗沖擊改性劑與聚乳酸的界面相互作用。為了使抗沖擊改性劑與聚乳酸之間的相容性進一步提升，使用納米物理增容劑在分散相破碎-凝聚過程中起到了重要的作用，分布于抗沖擊改性劑分散相與聚乳酸樹脂流動相界面，減少界面張力，避免抗沖擊改性劑重新凝聚使橡膠粒徑增加，對提高共混物的抗沖擊強度有很大的幫助。

優(yōu)選的，所述填充劑為纖維狀填充劑、非纖維狀填充劑和聚合物填充劑中的至少一種。

優(yōu)選的，所述纖維狀填充劑為玻璃纖維、碳纖維和有機纖維中至少一種；所述非纖維狀填充劑為氧化鋁、炭黑、粘土、磷酸鋯、高嶺土、碳酸鈣、銅、硅藻土、石墨、云母、硅石、二氧化鈦、沸石、滑石和硅灰石中至少一種；所述聚合物填充劑為玻璃珠和/或玻璃粉末。

進一步優(yōu)選，所述玻璃纖維的直徑為7μm-14μm。

優(yōu)選的，所述抗氧劑為仲芳胺類抗氧劑、受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑或硫酯化合物類抗氧劑中的至少一種。

進一步優(yōu)選，所述仲芳胺類抗氧劑為4,4'-二(苯基異丙基)二苯胺(CAS：10081-67-1)；所述受阻胺類抗氧劑為聚{[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]}(CAS：70624-18-9)；所述受阻酚類抗氧劑為1,1,3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷(CAS：1843-03-4)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰尿酸(CAS：27676-62-6)、4,4'-亞丁基雙(6-叔丁基間甲酚)(CAS：85-60-9)、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS：2082-79-3)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(CAS：6683-19-8)、3,9-雙[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷(CAS：90498-90-1)和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯(CAS：1709-70-2)中的至少一種；所述亞磷酸酯類抗氧劑為雙十八烷基季戊四醇雙亞磷酸酯(CAS：3806-34-6)、雙(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(CAS：80693-00-1)、2-2’-亞甲基雙(4，6-二丁基-芐基)-2-乙基己基亞磷酸酯(CAS：126050-54-2)、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS：31570-04-4)，亞磷酸三壬基苯酯(CAS：26523-78-4)和4,4'-對開異丙基二苯基C12-15-醇亞磷酸酯(CAS：96152-48-6)中的至少一種；所述硫酯化合物類抗氧劑為季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(CAS：29598-76-3)。

優(yōu)選的，所述抗氧協(xié)效劑為羥基胺或3-芳基-苯并呋喃酮中的至少一種。

所述羥基胺和3-芳基-苯并呋喃酮作為自由基捕獲劑，保證聚乳酸共混物在加工使用過程中的穩(wěn)定性，同時不影響聚乳酸共混物在特定的堆肥條件下降解，減少環(huán)境壓力。

本發(fā)明還提供了一種如權利要求1所述的改性聚乳酸共混物的制備方法，包括以下制備步驟：

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：聚乳酸60-99份、抗沖擊改性劑1-40份、納米物理增容劑0.1-5份、填充劑0-60份、抗氧劑0-2份、抗氧協(xié)效劑0-2份；

步驟2：將步驟1中的聚乳酸干燥至水分含量小于1500ppm；

步驟3：將步驟2中干燥后的聚乳酸與步驟1中的抗沖擊改性劑、納米物理增容劑、抗氧劑和抗氧協(xié)效劑混合，并加入雙螺桿擠出機，步驟1中的填充劑從雙螺桿擠出機中段的側喂料口加入，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得本發(fā)明的改性聚乳酸共混物。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.本發(fā)明中的抗沖擊改性劑不僅可以大大提高聚酰胺的抗沖擊性能，而且可使聚酰胺的其他機械性能也得到保障。

2.本發(fā)明中采用了納米物理增容劑，使得抗沖擊改性劑與聚乳酸相容性問題得以解決，從而其抗沖擊性能更高。

3.本發(fā)明提供的制備方法簡單易行，應用更廣泛。

具體實施方式

下面將結合實施例，對本發(fā)明作進一步說明。

對比例和實施例中所用到原材料的生產廠家和型號見下表：

對比例1

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：90kg聚乳酸和0.1kg抗氧劑1010。

步驟2：將聚乳酸和抗氧劑1010混合，并加入雙螺桿擠出機，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得對比例1的聚乳酸共混物。

對比例2

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：90kg聚乳酸、10kg檸檬酸酯、0.1kg抗氧劑1010、和1kg納米二氧化硅。

步驟2：將聚乳酸、檸檬酸酯、抗氧劑1010混合、和納米二氧化硅混合，并加入雙螺桿擠出機，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得對比例2的聚乳酸共混物。

對比例3

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：90kg聚乳酸、10kg環(huán)氧大豆、0.1kg4,4'-二(苯基異丙基)二苯胺、和1kg六甲基二硅氮烷改性納米二氧化硅。

步驟2：將聚乳酸、環(huán)氧大豆油、4,4'-二(苯基異丙基)二苯胺、和六甲基二硅氮烷改性納米二氧化硅混合，并加入雙螺桿擠出機，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得對比例3的聚乳酸共混物。

實施例1-3中給出了制備本發(fā)明改性聚乳酸共混物的方法，并提供了制備共混物的具體原材料。

實施例1

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：90kg聚乳酸、10kg乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯、1kg六甲基二硅氮烷改性納米二氧化硅、和0.1kg抗氧劑1010；

步驟2：將步驟1中的聚乳酸干燥至水分含量小于1500ppm；

步驟3：將步驟2中干燥后的聚乳酸與步驟1中的乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯、六甲基二硅氮烷改性納米二氧化硅、和抗氧劑1010混合，并加入雙螺桿擠出機，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得實施例1的聚乳酸共混物。

實施例2

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：90kg聚乳酸、10kg乙烯-甲基丙烯酸的離子聚合物、1kg六甲基二硅氮烷改性納米二氧化硅、0.1kg抗氧劑1010、和0.1kg4,4'-二(苯基異丙基)二苯胺；

步驟2：將步驟1中的聚乳酸干燥至水分含量小于1500ppm；

步驟3：將步驟2中干燥后的聚乳酸與步驟1中的乙烯-甲基丙烯酸的離子聚合物、六甲基二硅氮烷改性納米二氧化硅、抗氧劑1010、和4,4'-二(苯基異丙基)二苯胺混合，并加入雙螺桿擠出機，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得實施例2的聚乳酸共混物。

實施例3

步驟1：按照以下組分及其重量份準備原材料：60kg聚乳酸、40kg甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、5kg二甲基二氯硅烷改性納米二氧化硅、0.1kg抗氧劑1010、0.1kg3-芳基-苯并呋喃酮、和20kg玻璃纖維；

步驟2：將步驟1中的聚乳酸干燥至水分含量小于1500ppm；

步驟3：將步驟2中干燥后的聚乳酸與步驟1中的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、二甲基二氯硅烷改性納米二氧化硅、抗氧劑1010、3-芳基-苯并呋喃酮混合，并加入雙螺桿擠出機，玻璃纖維從螺桿擠出機中段側喂口加入，在180-220℃的溫度下擠出，同時經過冷卻和造粒，即獲得實施例3的聚乳酸共混物。

對比例1-3和實施例1-3所制備的聚乳酸共混物經過相關的測試，結果如下表所示：

注：拉伸強度按照GB/T1040-1992，沖擊強度按照GB/T1043-93，低溫沖擊強度按照GB/T1043-93，在-40℃下進行測試，彎曲強度按照GB/T 9341-2008。

根據(jù)上表的測試結果可知，本發(fā)明所獲得的改性聚乳酸共混物與現(xiàn)有技術相比，其抗沖擊性能得到了很大的改進，同時，由于本發(fā)明采用的特殊抗沖擊改性劑，使得聚乳酸的其他機械性能也得以保障。

以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本發(fā)明的范疇，應由各權利要求所限定。