CN102746627A - 聚乳酸、硅藻土复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了聚乳酸、硅藻土复合材料及其制备方法，所述聚乳酸、硅藻土复合材料由下列重量份原料经混合、挤出得到：聚乳酸60-80份，硅藻土20-40份，增塑剂1.2-1.9份，活性剂0.2-0.7份，偶联剂1-2份，抗氧剂0.2-0.3份。本发明所得的材料不需添加化学色素，能自然成咖啡色。本发明性能指标优异，拉伸断裂强度为45-70MPa，拉伸模量为3500-4500MPa，弯曲强度为85-110MPa，弯曲模量为5000-7000MPa，耐热温度达95℃以上。本发明的聚合物还含有硅藻土，经生物降解后可改善土壤保水保肥能力。

Description

聚乳酸、硅藻土复合材料及其制备方法

背景技术

塑料包装材料产生的废弃物给环境带来的负面影响已经日益引起全社会的关注，因此，研发各类新型生态环保材料取得了较大的进展，有些材料已经开始工业化生产。例如淀粉基塑料、聚乳酸等。

聚乳酸全名为Poly Lactic Acid（PLA），又名玉米淀粉树酯，是一种聚丙交酯。聚乳酸为一多用途的高分子聚合物，完全由植物中萃取出淀粉→经过发酵→去水→聚合等过程制造而成，无毒性。是一种可再生的资源，可以有效替代不可再生的石化资源。

用无机填料和助剂改性聚乳酸制备可降解塑料，是近些年科研界以及生产企业一直在研究解决的问题，例如专利申请号为201010169771.5公开了“一种聚乳酸改性材料及其制备方法”，其中无机填料是淀粉、滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土、粘土中的一种或其混合物，再如专利号为20109050016.2公开了“一种聚乳酸可降解材料及其制备方法”，其中无机填料采用的是滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土、粘土，由于滑石粉、云母、碳酸钙、蒙脱土、粘土密度大、重量重，一般只适合作膜类制品。

硅藻土分子式SiO₂，由无定形的SiO₂组成，硅藻土一般是由统称为硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成的，它具有一些独特的性能，如：多孔性、较低的密度、较大的表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性、PH值中性、无毒、悬浮性能好、吸附性能强。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对目前聚乳酸加工性能差，耐热性不够，不能满足广泛应用的问题，同时针对目前聚乳酸改性产品只能作膜类制品的局限性，以聚乳酸和硅藻土为主要原料经改性、混合、挤出得到一种复合材料，这种复合材料适于工业产品包装、食品包装、电子产品内托、礼品及玩具等领域。由于硅藻土有一种纯天然稳定的深咖啡色，因此，制品无需进行任何染色或脱色处理即可使用，安全、环保。

本发明通过以下技术方案实现：

聚乳酸、硅藻土复合材料，由下列重量份原料经由混合、挤出得到；

聚乳酸60-80份   硅藻土20-40份   增塑剂1.2-1.9份   活性剂0.2-0.7份   偶联剂1-2份   抗氧剂0.2-0.3份。

本发明进一步改进方案是，所述的聚乳酸平均分子量为10万-20万。

本发明更进一步改进方案是，所述的增塑剂为甘油、单甘酯、山梨醇中的一种或几种混合。

本发明更进一步改进方案是，所述的活性剂为硬酯酸。

本发明更进一步改进方案是，所述的偶联剂为钛酸酯、铝酸酯、铝钛复合物中的一种或几种混合。

本发明更进一步改进方案是，所述的抗氧剂为168型号即 三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯或为1010型号即四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕。

制备上述聚乳酸、硅藻土复合材料的方法，包括如下步骤：

（1）将硅藻土通过阳光自然干燥至含水量低于10%；

（2）煅烧：将硅藻土放入焚烧炉内，煅烧温度控制在500℃以下，焚烧后的硅藻土含水量低于1%；

（3）超细粉碎：得到1000目以上的硅藻土；

（4）按权利要求1所述的配比，将聚乳酸、硅藻土、增塑剂、活性剂、偶联剂、抗氧剂加入（SRL型）高速混合机中，在120-130℃条件下混合均匀，然后冷却至80℃以下；

（5）将步骤（4）得到的混合物送入双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度180-230℃，用模面风冷切方式成粒。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本发明所述的聚乳酸硅藻土复合材料不需添加化学色素，能自然成咖啡色。本发明的聚合物，由于含有硅藻土，经生物降解后可改善土壤保水保肥能力。

二、本发明性能指标优异：拉伸断裂强度（MPa）为45-70，拉伸模量（MPa）为3500-4500，弯曲强度（MPa）为85-110，弯曲模量（MPa）为5000-7000，耐热温度达95℃以上。

具体实施方式

在以下实施例中，所用聚乳酸为聚丙交酯（PLA），平均分子量为10-20万；硅藻土产自浙江省嵊州市。

实施例1

取聚乳酸60份   硅藻土20份   增塑剂1.2份   活性剂0.2份   偶联剂1份   抗氧剂0.2份。

所述的增塑剂为单硬酯酸甘油酯，所述的活性剂为硬酯酸，所述的偶联剂为钛酸酯，所述抗氧剂为 三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯。

其制备包括如下步骤：

（1）将硅藻土通过阳光自然干燥至含水量低于10%；

（2）煅烧：将硅藻土放入焚烧炉内，煅烧温度控制在500℃以下，焚烧后的硅藻土含水量低于1%；

（3）超细粉碎：得到1200目硅藻土；

（4）按上述的配比，将聚乳酸、硅藻土、增塑剂、活性剂、偶联剂、抗氧剂加入（SRL型）高速混合机中，在120-130℃条件下混合均匀，然后冷却至80℃以下；

（5）将步骤（4）得到的混合物送入双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度180-230℃，用模面风冷切方式成粒。

将本实施例的聚乳酸、硅藻土复合材料制成颗粒形状，然后再用本颗粒注塑成为制品（例如：刀、叉等）。

经JISK7127实验方法测定：拉伸断裂强度（MPa）为65，拉伸模量（MPa）为4500，弯曲强度（MPa）为105，弯曲模量（MPa）为6000，耐热温度90℃。

实施例2

取聚乳酸70份   硅藻土30份   增塑剂1.5份   活性剂0.5份   偶联剂1.5份   抗氧剂0.3份。

所述的增塑剂为甘油和单甘酯混合物，可按任意比例混合，在本实施例中按1:1混合；所述的活性剂为硬酯酸；所述的偶联剂为铝酸酯，所述抗氧剂为四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕。

其余实施如实施例1。

将本实施例的聚乳酸、硅藻土复合材料制成颗粒形状，然后再用本颗粒注塑成为制品（例如：刀、叉、杯子、碗等）。

经JISK7127实验方法测定：拉伸断裂强度（MPa）为70，拉伸模量（MPa）为4500，弯曲强度（MPa）为110，弯曲模量（MPa）为6000，耐热温度95℃。

实施例1得到的聚乳酸、硅藻土复合材料，与滑石粉、聚乳酸复合材料（用滑石粉替代实施例1中的硅藻土，其余条件不变），在相同条件下检测指标对比如下：

	滑石粉聚乳酸	硅藻土聚乳酸
			拉伸断裂强度（MPa）	48	65
拉伸模量（MPa）	3000	4500
			弯曲强度（MPa	83	105
弯曲模量（MPa）	3828	6000
			耐热温度	65	90
成品颜色	白色	天然咖啡色

从上述表中给出的数据可知，本发明各项指标均优于滑石粉、聚乳酸复合材料，适合制作一次性餐具，或者制作一些物质的储存包装盒等。正如上面优点中所述“由于含有硅藻土，经生物降解后可改善土壤保水保肥能力”，同时用硅藻土作为添加物制备的聚乳酸、硅藻土复合材料，原料易得，成本低廉。

Claims (7)

1.聚乳酸、硅藻土复合材料，其特征在于：下列重量份原料经由混合、挤出得到；

聚乳酸60-80份   硅藻土20-40份   增塑剂1.2-1.9份   活性剂0.2-0.7份   偶联剂1-2份   抗氧剂0.2-0.3份。

2.如权利要求书1所述的聚乳酸、硅藻土复合材料，其特征在于：所述的聚乳酸平均分子量为10万-20万。

3.如权利要求书1所述的聚乳酸、硅藻土复合材料，其特征在于：所述的增塑剂为甘油、单甘酯、山梨醇中的一种或几种混合。

4.如权利要求书1所述的聚乳酸、硅藻土复合材料，其特征在于：所述的活性剂为硬酯酸。

5.如权利要求书1所述的聚乳酸、硅藻土复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为钛酸酯、铝酸酯、铝钛复合物中的一种或几种混合。

6.如权利要求书1所述的聚乳酸、硅藻土复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为168型号或为1010型号。

7.制备权利要求书1至6所述聚乳酸、硅藻土复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将硅藻土通过阳光自然干燥至含水量低于10%；

（2）煅烧：将硅藻土放入焚烧炉内，煅烧温度控制在500℃以下，焚烧后的硅藻土含水量低于1%；

（3）超细粉碎：得到1000目以上的硅藻土；

（4）按权利要求1所述的配比，将聚乳酸、硅藻土、增塑剂、活性剂、偶联剂、抗氧剂加入高速混合机中，在120-130℃条件下混合均匀，然后冷却至80℃以下；

（5）将步骤（4）得到的混合物送入双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度180-230℃，用模面风冷切方式成粒。