一种增强增韧聚乳酸复合材料及其制备方法

本发明涉及聚乳酸复合材料，特别是涉及一种增强增韧聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚乳酸(pla)是一种以淀粉为原料，可生物降解的脂肪族热塑性聚酯；聚乳酸是第一个从100％的自然资源中提取的材料，以聚乳酸制备的塑料制品可在适当的条件下完全降解为co2和h2o，有效地缓解了目前不可生物降解的石油基塑料造成的“白色污染”等环境问题，受到了广泛的关注；

2、与传统的聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或其他聚合物相比，聚乳酸具有良好的机械性能，尤其是在抗拉强度、杨氏模量和弯曲强度方面都有优异的表现。聚乳酸的断裂伸长率和冲击强度均低于聚丙烯、聚乙烯、聚(对苯二甲酸乙酯)和聚酰胺，但聚乳酸由于较差的韧性限制其在较高应力水平下塑性变形的应用；

3、对聚乳酸性能的增强，通常是通过添加如玻璃纤维等助剂来实现，玻璃纤维(glass fiber，gf)是一种性能优异的无机非金属材料，它具有尺寸稳定性高、拉伸强度高、导热系数低和加工性能佳等优良性能，但在增强聚乳酸韧性的同时，玻璃纤维与聚乳酸的相容性较差，使得复合材料界面粘结性能较差，会出现刚度不足、韧性不满足要求的情况。因此现有聚乳酸材料仍难以满足高韧性产品的需求，影响了进一步推广应用。

4、综上所述，亟需开发一款增强增韧聚乳酸复合材料，以解决现有技术中存在的缺陷。

技术实现思路

1、基于此，本发明开发了一种增强增韧聚乳酸复合材料及其制备方法。本发明具有优异的力学强度的效果，具有较高的韧性，极大增强了产品使用氛围。

2、本发明的一个目的在于，提供一种增强增韧聚乳酸复合材料，所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法包括质量份数如下的成分：

3、

4、其中，

5、所述改性玻璃纤维为玻璃纤维上接枝乳酸和烷基酸的产物；

6、所述线型聚合物选自聚乙烯、聚丙烯的一种或多种。

7、进一步地，所述烷基酸选自月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、棕榈酸的一种或多种。

8、进一步地，所述玻璃纤维直径在10-25um。

9、进一步地，所述聚乳酸的数均分子量为50000-105。

10、我们意外地发现改性玻璃纤维的加入有效提高了聚乳酸复合材料的韧性、抗冲击能力等力学性能，达到超韧的效果，这是因为：改性玻璃纤维上接枝了乳酸和烷基酸，从而改善了改性玻璃纤维的疏水性，使其具有良好的分散性，由此提升了界面强度和机械性能。

11、本发明还提供了增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法，所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法包括如下步骤：

12、s1、将羟基化的玻璃纤维浸泡在乳酸和烷基酸的水溶液中，超声、加热，得到所述改性玻璃纤维；

13、s2、将所述改性玻璃纤维和其他成分共混，并送入挤出机中加工，出料，得到所述增强增韧聚乳酸复合材料。

14、进一步地，所述羟基化的玻璃纤维、烷基酸和乳酸的摩尔比为1:1:1-1:3:5。

15、进一步地，步骤s1中，所述加热的温度为70-85℃。

16、进一步地，步骤s2中，所述挤出机的加工温度为190-230℃。

17、本发明具有以下有益效果：

18、本发明所公开的增强增韧聚乳酸复合材料，通过对玻璃纤维进行羟基化预处理再将将饱和烷基链引入改性玻璃纤维中，提高改性璃纤维与线性聚合物的增容作用，提高聚乳酸复合材料的疏水性；另一方面改性玻璃纤维还部分引入了乳酸，提高了玻璃纤维与其他成分的相容性，能够有效提高改性玻璃纤维的界面相容性和粘结强度，使得改性玻璃纤维与其他成分结合的更加紧密，提高了改性玻璃纤维与其他成分之间的相容性；同时形成更规则、紧密的立体网状结构，从而进一步提高了聚乳酸复合材料的强度，从而提高复合材料的刚性和韧性。

技术特征：

1.一种增强增韧聚乳酸复合材料，其特征在于，所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法包括质量份数如下的成分：

2.根据权利要求1所述增强增韧聚乳酸复合材料，其特征在于，所述烷基酸选自月桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、棕榈酸的一种或多种。

3.根据权利要求1所述增强增韧聚乳酸复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维直径在10-25um。

4.根据权利要求1所述增强增韧聚乳酸复合材料，其特征在于，所述聚乳酸的数均分子量为50000-105。

5.根据权利要求1所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述羟基化的玻璃纤维、烷基酸和乳酸的摩尔比为1:1:1-1:3:5。

7.根据权利要求5所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求5所述增强增韧聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述挤出机的加工温度为190-230℃。

技术总结
本发明涉及一种增强增韧聚乳酸复合材料，所述增强增韧聚乳酸复合材料包括质量份数如下的成分：聚乳酸、玻璃纤维、改性玻璃纤维、线型聚合物；本发明所公开的增强增韧聚乳酸复合材料，通过对玻璃纤维进行羟基化预处理带上羟基官能团，将饱和烷基链引入改性玻璃纤维中，进一步地提高聚乳酸复合材料的疏水性，提高改性璃纤维与线性聚合物的增容作用，同时形成更规则、紧密的立体网状结构，从而进一步提高了聚乳酸复合材料的强度，明显增强了韧性；还部分引入了乳酸，提高了玻璃纤维与其他成分的相容性，能够有效提高改性玻璃纤维的界面相容性和粘结强度，使得改性玻璃纤维与其他成分结合的更加紧密。

技术研发人员：徐朝华,李珩
受保护的技术使用者：江门职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15