一种增韧改性PLA材料的制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及到一种增韧改性pla材料的制备方法。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)是一种来源于可再生资源的高强度可生物降解高分子材料，目前可被广泛应用于包装、纺织、农用塑料薄膜和生物医用高分子等行业。但由于聚乳酸具有脆性高、耐热性差、抗冲击性低和结晶速率过慢等缺陷，使其在更多领域的应用中受到一定限制。

2、由于纳米caco3具有价格低廉、资源丰富和良好的理化性能等优异特性，使其在塑料、涂料、油墨和橡胶等领域被广泛用作填充料。利用纳米caco3填充于pla材料时，虽可改善pla材料的强度，但单一的纳米caco3无机粒子增韧效果较弱。但caco3填充于各种聚合物中时存在一些缺陷，首先其表面呈亲水疏油，导致在聚合物内部分散性差；其次，caco3和高聚物本体结合力差，仅能起增容作用，当使用高比例caco3填充时，会导致聚合物材料性能急剧下降，以致于制品难以被加工和使用。

3、为了改善caco3与聚合物的相容性和分散性问题，以及增强其亲和力，必须对caco3进行表面改性，使其应用于更多领域。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、本发明的其中一个目的是提供一种增韧改性pla材料的制备方法，将改性纳米caco3核壳结构复合材料增韧改性pla树脂，并加入秸秆作为填充料，提高pla材料的韧性和强度的同时降低pla材料的成本。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种增韧改性pla材料的制备方法，包括，

5、通过蔗糖对纳米碳酸钙进行表面改性，得到改性纳米caco3；

6、将改性纳米caco3与软质增韧剂进行熔融共混挤出造粒，得到改性纳米caco3核壳结构复合材料；

7、将改性纳米caco3核壳结构复合材料增韧改性pla树脂，并加入秸秆作为填充料，得到增韧改性pla材料。

8、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述通过蔗糖对纳米碳酸钙进行表面改性，包括，

9、向饱和氢氧化钙浆液中加入蔗糖，在室温条件下均匀搅拌反应直至ph值低于7为止，经过过滤处理后在60℃下干燥24～48h，粉碎后得到改性纳米caco3。

10、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述蔗糖与氢氧化钙的重量百分比分别为5～10％和90～95％。

11、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述软质增韧剂为带环氧基团的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其结构式为：

12、

13、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述改性纳米caco3与软质增韧剂的质量比为1：1.0～1.5。

14、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述进行熔融共混挤出造粒，螺杆转速为150～250r/min，各区段温度分别为：一区温度为100～120℃、二区120～150℃、三区120～150℃、四区120～150℃。

15、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述秸秆为改性秸秆，其制备方法包括，

16、将秸秆干燥处理后进行粉碎，加入5～10wt％氢氧化钠溶液搅拌混合反应后，过滤，用去离子水洗涤至中性，干燥处理后，加入至乙醇溶液中，再加入偶联剂，在70～80℃下反应4～6h，经过过滤，干燥处理得到改性秸秆。

17、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述秸秆包括小麦、水稻和玉米秸秆中的任一种。

18、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述偶联剂为酞酸酯、铝酸酯、磷酸酯中的一种；所述秸秆量与所述偶联剂的质量比为120：2～5。

19、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述pla、所述纳米碳酸钙核壳结构复合材料和所述秸秆的重量百分比分别为75～85％、5～10％和10～15％。

20、作为本发明增韧改性pla材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述pla、所述纳米碳酸钙核壳结构复合材料和所述秸秆的重量百分比分别为80％、5％和15％。

21、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

22、本发明在纳米碳酸钙外包覆e-ma-gma聚合物壳层，有效结合了硬质无机材料和软质增韧剂各自优点；将改性纳米碳酸钙核壳结构复合材料结合改性秸秆作为填充料，有效增韧改性pla材料韧性和力学性能的同时，降低了pla材料的用量成本。

技术特征：

1.一种增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述通过蔗糖对纳米碳酸钙进行表面改性，包括，

3.如权利要求2所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述蔗糖与氢氧化钙的重量百分比分别为1～5％和95～99％。

4.如权利要求1～3中任一项所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述软质增韧剂为带环氧基团的乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，其结构式为：

5.如权利要求1～3中任一项所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述改性纳米caco3与软质增韧剂的质量比为1：1.0～1.5。

6.如权利要求1～3中任一项所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述进行熔融共混挤出造粒，螺杆转速为150～250r/min，各区段温度分别为：一区温度为100～120℃、二区120～150℃、三区120～150℃、四区120～150℃。

7.如权利要求1～3中任一项所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述秸秆为改性秸秆，其制备方法包括，

8.如权利要求7所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为酞酸酯、铝酸酯、磷酸酯中的一种；所述秸秆量与所述偶联剂的质量比为120：2～5。

9.如权利要求1～3、8中任一项所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述pla、所述纳米碳酸钙核壳结构复合材料和所述秸秆的重量百分比分别为75～85％、5～10％和10～15％。

10.如权利要求9所述的增韧改性pla材料的制备方法，其特征在于：所述pla、所述纳米碳酸钙核壳结构复合材料和所述秸秆的重量百分比分别为80％、5％和15％。

技术总结
本发明公开了一种增韧改性PLA材料的制备方法，通过蔗糖对纳米碳酸钙进行表面改性，得到改性纳米CaCO<subgt;3</subgt;；将改性纳米CaCO<subgt;3</subgt;与软质增韧剂进行熔融共混挤出造粒，得到改性纳米CaCO<subgt;3</subgt;核壳结构复合材料；将改性纳米CaCO<subgt;3</subgt;核壳结构复合材料增韧改性PLA树脂，并加入秸秆作为填充料，得到增韧改性PLA材料。本发明将改性纳米CaCO<subgt;3</subgt;核壳结构复合材料增韧改性PLA树脂，并加入秸秆作为填充料，提高PLA材料的韧性和强度的同时降低PLA材料的成本。

技术研发人员：李剑,李娟,孙静,张黎,高成涛,罗珊珊,单艳茹,宋璐,黄绍文,王彦文
受保护的技术使用者：贵州省材料产业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14