CN102585462A - 一种耐热性聚乳酸复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐热性聚乳酸复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子技术领域，具体指一种耐热性聚乳酸复合材料，其包括组份：聚乳酸76-98％，增韧剂0.1-3％，成核剂0.5-20％，抗氧剂0.5-1％，润滑剂0.1-0.5％以及热稳定剂0.8-2％。本发明在聚乳酸加入增韧剂，成核剂，抗氧剂，润滑剂以及热稳定剂后，极大地提高了聚乳酸的结晶，最终实现热变形温度得到有效提高，拓宽了聚乳酸的应用领域及应用范围。另外，本发明还公开耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其具有工艺简单，可操作性强等特点。

Description

一种耐热性聚乳酸复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体指一种耐热性聚乳酸复合材料，同时，本发明还公开了该耐热性聚乳酸复合材料的制备方法。 
背景技术
在当今世界的石油资源日益枯竭，自然环境日益恶化的情况下，寻找对环境友好的材料，发展非石油基聚合物已经迫在眉睫，成为目前材料领域研究开发的热点。聚乳酸以可再生的植物资源为原料经过化学合成制备，摆脱了对石油资源的依赖，具有良好的可堆肥性和生物降解性，在环境中可以降解为二氧化碳和水，不会对环境造成污染，聚乳酸塑料在工农生产领域应用广泛，良好的生物相容性还使其成为了重要是生物医用材料，其应用前景广阔，其研究与生产备受瞩目。但是目前聚乳酸的一些性能还有待提高，如聚乳酸的耐热性能差，通过注射成型方法得到的聚乳酸制品的热变形温度只有60℃左右，这极大的限制了聚乳酸的应用领域，急需采取措施使其耐热性得到改善，进一步拓宽其应用领域和应用范围。 
发明内容
本发明针对现有技术之不足和缺陷，提供一种耐热性聚乳酸复合材料，其有效克服了现有聚乳酸热变形温度底的缺陷和不足，经过组合改性，使聚乳酸的热变形温度达120℃以上，极大地拓宽了聚乳酸的应用领域和应用范围。另外，本发明还公开这种耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其具有工艺简单，可操作性强等特点。 
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案： 
本发明所述的一种耐热性聚乳酸复合材料，其组份及百分比含量如下： 
Figure BSA00000632808900021
本发明优选其组份及百分比含量如下： 
Figure BSA00000632808900022
其中，所述聚乳酸为L-聚乳酸和/或D-聚乳酸的聚合物。 
其中，所述增韧剂为环氧大豆油、马来酸二辛酯、磷酸三丁酯、己二酸二辛酯中的一种或多种之混合物；所述成核剂为滑石粉、蒙脱土、碳酸钙、二氧化硅、云母粉中的一种或多种之混合物。 
其中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，2，2亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，亚磷酸4，4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯，三[2.4- 二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或多种之混合物。 
其中，所述润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺、脂肪酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸季戊四醇酸酯中的一种或多种之混合物；所述热稳定剂主要是硬脂酸锌、季戊四醇、山梨糖醇、月桂酸钙等中的一种或多种是混合物。 
本发明所述的耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下步骤： 
(1)将聚乳酸放入干燥箱中干燥； 
(2)称取定量的干燥后的聚乳酸以及增韧剂，成核剂，抗氧剂，润滑剂，热稳定剂； 
(3)将步骤(2)各原料放入混合器充分混合； 
(4)将步骤(3)所得混合物经双螺杆挤出机熔融挤出； 
(5)切粒后在干燥箱中干燥，即得成品； 
(6)将步骤(5)所得材料进行后结晶处理，得成品。 
其中，步骤(1)中所述干燥箱的干燥温度45-55℃，干燥时间为4-5小时。 
其中，步骤(2)中所述的双螺杆挤出机的一区温度为140-150℃，二区温度为160-180℃，三区温度为160-180℃，四区温度为160-180℃，机头温度为180-200℃，停留时间为2-3分钟，主机转速为200-300转/分钟。 
其中，步骤(5)中所述干燥箱的干燥温度45-55℃，干燥时间为4-5小时。 
其中，步骤(6)中所述后结晶处理的温度为100-140℃，后结晶的时间为1-5分钟。 
本发明的有益效果为：本发明所得耐热性聚乳酸复合材料，向聚乳酸中加入增韧剂，成核剂，抗氧剂，润滑剂以及热稳定剂等改性剂，对聚乳酸的结构及其成份的改造，有效提高聚乳酸的结晶速度，达到提高热变形温度的 发明目的，进一步拓宽了聚乳酸的应用领域和应用范围。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。 
实施例一 
将98KgL-聚乳酸聚合物放入温度为45℃干燥箱内，干燥4小时取出，后称取环氧大豆油0.1Kg，滑石粉0.5Kg，2，2亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.5Kg，N，N-乙撑双硬脂酰胺0.1Kg以及硬脂酸锌0.8Kg，将上述各物质放混合器充分混合；再将混合经双螺杆挤出机熔融挤出，其中双螺杆挤出机的一区温度为140-150℃，二区温度为160-180℃，三区温度为160-180℃，四区温度为160-180℃，机头温度为180-200℃，停留时间为2-3分钟，主机转速为200-300转/分钟；将挤出物切粒后在温度为55℃干燥箱中干燥4小时，后在100-140℃的环境下后结晶1-5分钟，得成品，即耐热性聚乳酸复合材料，所得耐热性聚乳酸复合材料可通过注塑机制造成各种形状的产品。经检测，所得耐热性聚乳酸复合材料在得到的产品的热变形温度达到120℃以上。 
实施例二 
将76KgL-聚乳酸聚合物放入温度为50℃干燥箱内，干燥5小时取出，后称取马来酸二辛酯0.5Kg，蒙脱土20Kg，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯1Kg，脂肪酰胺0.5Kg以及季戊四醇2Kg，将上述各物质放混合器充分混合；再将混合经双螺杆挤出机熔融挤出，其中双螺杆挤出机的一区温度为140-150℃，二区温度为160-180℃，三区温度为160-180℃，四区温度为160-180℃，机头温度为180-200℃，停留时间为2-3分钟，主机转速为200-300转/分钟；将挤出物切粒后在温度为50℃干燥箱中干燥4.5小时， 后在100-140℃的环境下后结晶1-5分钟，得成品，即耐热性聚乳酸复合材料，所得耐热性聚乳酸复合材料可通过注塑机制造成各种形状的产品。经检测，所得耐热性聚乳酸复合材料在得到的产品的热变形温度达到120℃以上。 
实施例三 
将73.5KgD-聚乳酸聚合物聚乳酸放入温度为55℃干燥箱内，干燥4.5小时取出，后称取磷酸三丁酯3Kg，碳酸钙20Kg，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1Kg，硬脂酰胺0.5Kg以及山梨糖醇2Kg，将上述各物质放混合器充分混合；再将混合经双螺杆挤出机熔融挤出，其中双螺杆挤出机的一区温度为140-150℃，二区温度为160-180℃，三区温度为160-180℃，四区温度为160-180℃，机头温度为180-200℃，停留时间为2-3分钟，主机转速为200-300转/分钟；将挤出物切粒后在温度为50℃干燥箱中干燥4.5小时，后在100-140℃的环境下后结晶1-5分钟，得成品，即耐热性聚乳酸复合材料，所得耐热性聚乳酸复合材料可通过注塑机制造成各种形状的产品。经检测，所得耐热性聚乳酸复合材料在得到的产品的热变形温度达到120℃以上。 
实施例四 
将80KgD-聚乳酸聚合物放入温度为50℃干燥箱内，干燥5小时取出，后称取己二酸二辛酯2Kg，二氧化硅16Kg，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.8Kg，硬脂酸季戊四醇酸酯0.2Kg以及月桂酸钙1Kg，将上述各物质放混合器充分混合；再将混合经双螺杆挤出机熔融挤出，其中双螺杆挤出机的一区温度为140-150℃，二区温度为160-180℃，三区温度为160-180℃，四区温度为160-180℃，机头温度为180-200℃，停留时间为2-3分钟，主机转速为200-300转/分钟；将挤出物切粒后在温度为55℃干燥箱中干燥4小时，即得。

Claims (10)

1.一种耐热性聚乳酸复合材料，其特征在于，其组份及百分比含量如下：
Figure FSA00000632808800011
2.根据权利要求1所述的耐热性聚乳酸复合材料，其特征在于，其组份及百分比含量如下：
Figure FSA00000632808800012
3.根据权利要求1所述的耐热性聚乳酸复合材料，其特征在于：所述聚乳酸为L-聚乳酸和/或D-聚乳酸的聚合物；所述增韧剂为环氧大豆油、马来酸二辛酯、磷酸三丁酯、己二酸二辛酯中的一种或多种之混合物；所述成核剂为滑石粉、蒙脱土、碳酸钙、二氧化硅、云母粉中的一种或多种之混合物。
4.根据权利要求1所述的耐热性聚乳酸复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，2，2亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，亚磷酸4，4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或多种之混合物。
5.根据权利要求1所述的耐热性聚乳酸复合材料，其特征在于：所述润滑剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺、脂肪酰胺、硬脂酰胺、硬脂酸季戊四醇酸酯中的一种或多种之混合物；所述热稳定剂主要是硬脂酸锌、季戊四醇、山梨糖醇、月桂酸钙等中的一种或多种是混合物。
6.根据权利要求1所述的耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乳酸放入干燥箱中干燥；
(2)称取定量的干燥后的聚乳酸以及增韧剂，成核剂，抗氧剂，润滑剂，热稳定剂；
(3)将步骤(2)各原料放入混合器充分混合；
(4)将步骤(3)所得混合物经双螺杆挤出机熔融挤出；
(5)切粒后在干燥箱中干燥；
(6)将步骤(5)所得材料进行后结晶处理，得成品。
7.根据权利要求6所述的耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述干燥箱的干燥温度45-55℃，干燥时间为4-5小时。
8.根据权利要求6所述的耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的双螺杆挤出机的一区温度为140-150℃，二区温度为160-180℃，三区温度为160-180℃，四区温度为160-180℃，机头温度为180-200℃，停留时间为2-3分钟，主机转速为200-300转/分钟。
9.根据权利要求6所述的耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述干燥箱的干燥温度45-55℃，干燥时间为4-5小时。
10.根据权利要求6所述的耐热性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(6)中所述后结晶处理的温度为100-140℃，后结晶的时间为1-5分钟。
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