CN101381509A - 聚乳酸/松香复合材料及其制备方法 - Google Patents

聚乳酸/松香复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

聚乳酸/松香复合材料及其制备方法属于高分子复合材料及制备技术；该复合材料由聚乳酸与松香、或者由聚乳酸、松香、增塑剂按照不同重量百分比组成，经真空干燥、熔融挤出、冷切造粒、料粒干燥完成加工，得到聚乳酸/松香复合材料；本复合材料绿色环保，可完全生物降解，用途广泛，具有良好的物理和机械性能，材料成本低廉，生产工艺过程简单。

Description

聚乳酸/松香复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料及其制备技术，具体的说是聚乳酸与松香复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种以可再生植物资源为原料经过化学合成制备的生物降解高分子，它是一种热塑性脂肪族酯，玻璃化转变温度和熔点分别是40—60℃和130—150℃。PLA在室温下是一种处于玻璃态的硬质高分子，具有热塑性，能够像聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等以石油为原料合成的高分子一样在聚合物通用的加工设备中进行挤出、注塑、流延制膜、吹瓶、热成型等加工，还能够通过熔融纺丝制成纤维，进一步加工成各种纺织产品或非纺织制造品，可被广泛应用于医药卫生制品、农业、林业、包装、纺织、无纺布、日常生活用品等领域。
PLA能够完全生物降解，各种PLA产品使用后埋在土壤中，经过一段时间后可自然降解为水和二氧化碳，不造成环境污染。围绕PLA的可完全生物降解和植物来源性两大特性，PLA在减少环境污染，节省石油资源以及缓解地球温室效应等方面展开很多的研究与应用。
然而，由于PLA树脂成本高、价格贵，结晶速度慢，成型制品收缩率大、尺寸稳定性差，本身质脆，加工热稳定性差，制品耐久性差以及其他缺点，限制了其作为普通塑料的应用。目前，PLA及其与乙醇酸的共聚物主要应用在医药领域，作为手术缝合线、骨科内固定器件及药物载体。主要由于PLA的高成本使其在普通民用领域里的应用受到了极大的限制。为了解决这个问题，科研人员再从两个方面着手，一个是在PLA的合成方面降低成本；另一个是对PLA进行改性使之降低成本。
PLA增强改性方面的研究刚刚起步，主要是采用填充的方法。目前常用淀粉和碳酸钙等作为填充剂来降低成本。也有人采用玻璃纤维和天然纤维作为填充剂来增加强度。这些方法在一定程度上改善了PLA产品的性能，但也存在材料成本高、填料分散性难于控制、有机/无机(亲水性/疏水性)相容性差、降低PLA产品的天然可降解性等缺点。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，研究提供一种聚乳酸/松香复合材料及其制备方法，达到降低材料成本、提高材料性能的目的。
本发明的目的是这样实现的：
①、该复合材料由作为基质的聚乳酸与作为填充剂的松香配伍组成，各成份所占重量百分比为：聚乳酸60—99％，松香1—40％；
或②、该复合材料由聚乳酸、松香及增塑剂配伍组成，各成份所占重量百分比为：聚乳酸60—99％，松香1—40％，增塑剂0—10％。松香包括普通松香及改性松香，其改性松香可以是聚合松香、氢化松香、歧化松香、马来松香以及各种松香酯深加工产品。增塑剂是邻苯二甲酸酯如邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸酯、乳酸酯如乳酸乙酯、矿物油、磷酸三苯酯、甘油、乙酸甘油酯、丁酸甘油酯、聚乙烯醇、聚乙二醇如PEG400、月桂酸酯中的一种或几种。将上述比例关系的聚乳酸、松香粉末真空干燥24小时后，加入或不加入增塑剂，将其混合均匀，用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料，将复合材料的料粒真空干燥24小时后，包装。
松香是一种来源丰富、价格便宜的再生型天然树脂，具有防腐、防潮、绝缘、粘合等诸多优良的特性而被广泛应用于造纸、油漆、食品、医药、电子等工业部门，利用松香及其衍生物对聚乳酸进行复合改性，不仅可以保持材料的天然可降解性、改善产品的性能，并且提高了松香资源的附加值。此外PLA和松香在相容性方面极好，与淀粉和碳酸钙等填充剂相比，不出现孤岛分离现象。所以松香作为PLA的填充剂是极佳的选择。
本发明具有如下的特点：(1)由于本发明中的原材料为聚乳酸和松香，此复合材料为绿色环保、完全可生物降解的材料，用途广泛；(2)所得复合材料与纯的聚乳酸相比，在具有较好的力学性能情况下，进一步提高了材料的热变形温度和耐热性能，提高了材料的韧性和柔软性，并且降低了聚乳酸材料的成本，与未改性松香相比，用改性后的松香替代普通松香与聚乳酸制备的复合材料有更好的力学性能和耐热性能。
具体实施方式
下面举实例对本发明进行详细描述。
实例一：将真空干燥的聚乳酸95份、普通松香粉末5份混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料。将复合材料的料粒真空干燥24小时即可包装。
实例二：将真空干燥的聚乳酸90份、普通松香粉末5份、甘油5份混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料。将复合材料的料粒真空干燥24小时即可包装。
实例三：将真空干燥的聚乳酸85份、普通松香粉末10份、邻苯二甲酸二辛酯5份混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料。将复合材料的料粒真空干燥24小时即可包装。
实例四：将真空干燥的聚乳酸80份、普通松香粉末10份、聚乙二醇PEG40010份混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料。将复合材料的料粒真空干燥24小时即可包装。
实例五：将真空干燥的聚乳酸80份、聚合松香粉末20份混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料。将复合材料的料粒真空干燥24小时即可包装。
实例六：将真空干燥的聚乳酸80份、歧化松香粉末20份混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料，将复合材料的料粒真空干燥24小时即可包装。

Claims (4)

1、一种聚乳酸/松香复合材料，其特征在于:
①、该复合材料由作为基质的聚乳酸与作为填充剂的松香配伍组成，各成份所占重量百分比为:聚乳酸60—99％，松香1—40％；
或②、该复合材料由聚乳酸、松香及增塑剂配伍组成，各成份所占重量百分比为:聚乳酸60—99％，松香1—40％，增塑剂0—10％。
2、根据权利要求1所述的聚乳酸/松香复合材料，其特征在于松香包括普通松香及改性松香，其改性松香可以是聚合松香、氢化松香、歧化松香、马来松香以及各种松香酯深加工产品。
3、根据权利要求1所述的聚乳酸/松香复合材料，其特征在于增塑剂是邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、乳酸酯、矿物油、磷酸三苯酯、甘油、乙酸甘油酯、丁酸甘油酯、聚乙烯醇、聚乙二醇、月桂酸酯中的一种或几种。
4、一种如权利要求1所述的聚乳酸/松香复合材料的制备方法，其特征在于将上述比例关系的聚乳酸、松香粉末真空干燥24小时后，加入或不加入增塑剂，将其混合均匀，用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出机一区温度110℃，二区温度为140℃，三区温度为145℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，机头温度为145℃，然后使用冷切造粒机造粒，即得聚乳酸/松香复合材料，将复合材料的料粒真空干燥24小时后，包装。
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