CN105647144A - 一种高韧性pla复合材料的制备方法 - Google Patents

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孟庆强
陈志刚
马俊杰
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Abstract

本发明涉及一种高韧性PLA复合材料的制备方法，利用增韧剂通过熔融挤出法与PLA/PC共混，形成材料利用率高的高韧性PLA复合材料，该材料原料按重量份数计为：聚乳酸30份，聚碳酸酯70份，相容剂0-12份。生产方法是利用相容剂与PLA/PC通过熔融挤出法进行共混，将挤出的料条经传送带传输、空气冷切、切粒、包装。本发明可直接挤出高韧性可生物降解的聚乳酸复合材料，生产工艺简单，对环境无污染，可以有效缓解环境问题和能源的危机。

Description

一种高韧性PLA复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于PLA生物塑料领域，涉及一种利用增韧剂增强PLA/PC共混复合材。
背景技术
聚乳酸作为一种可完全降解的生物材料，近年来倍受高分子行业的青睐。其在包装和生物医药方面有广泛的用途，但是由于本身比较脆、耐热性较差，降解速度难控制等缺陷限制了使用效果，因此需要改性处理。PC为无定型态，综合性能优异，但加工流动性差；PLA加工流动性好，但热变形温度低，两者共混弥补相互的缺点。PLA和PC是部分相容的两种材料，仅将PLA和PC共混会导致严重的相分离，相界面粘结力差，从而造成复合材料的冲击韧性低。因此，需要对PLA/PC复合材料进行增韧改性。PLA/PC共混物具有可部分降解性，能减小对环境的负担和能源危机的冲击。
目前PLA/PC复合材料的增韧改性主要是根据物理性增容和反应性增容原理加入相容剂，或者在PLA/PC复合材料熔融挤出的时候添加酯交换剂。因此我们采用四种不同的增容剂E-BA（乙烯-丙烯酸丁酯）、E-MA-GMA（乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯）、E-MA-MAH（乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐）和EVA-g-MAH（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与马来酸酐的接枝物）对PLA/PC（30：70）复合材料进行改性，研究增韧剂的含量，来增强复合材料的韧性，使两者的特性得到高效的利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用增容剂对PLA/PC复合材料增韧的制备方法，通过不同增容剂对PLA/PC复合材料改性，增强界面粘结力，通过熔融挤出法将增容剂与复合材料进行共混，制备出高韧性的PLA/PC复合材料，其中PLA与PC的重量比为30:70，具体步骤如下：
1、PLA与PC的预处理：
PLA在60℃真空下干燥12h，PC在120℃下鼓风干燥12h。
2、增容剂与PLA/PC复合材料的共混：
将PLA、PC、增容剂分别加入第一、第二、第三失重秤，从主喂料口加入PLA和PC，从第二侧喂料口加入增容剂，通过失重秤精确调节各组分的含量，加工温度在240-250℃之间。将挤出的料条经传送带传输、空气冷切、切粒即得到本发明所述的高韧性PLA复合材料。
实施例
如无具体说明，本发明的各种原料均可通过市售获得；或根据本领域的常规方法制得。除非另有定义或说明。本文中所使用的所有专业与科学用语都和本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实施方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。
步骤一
以下实施例中所用的PLA、PC预处理如下:采用上海生产的DHG-9140B电热恒温鼓风干燥箱对PC在120℃下进行干燥12h。采用上海生产的DZF-6020真空干燥箱在60℃对PLA真空干燥12h。
步骤二
设定双螺杆挤出机各工艺段温度为240℃，245℃，250℃，250℃，250℃，250℃，250℃，250℃，180℃，160℃，温度达到设定值后，先打开第一失重秤，以20kg/h的喂料速度从主喂料口加入PLA粉料，待口模挤出PLA后，打开第二失重秤，以9.5kg/h的速度加入PC，待挤出机运行平稳后，打开侧喂料和第三失重秤，以2.27kg/h的速度加入增容剂，控制螺杆转速在70-90rad/min之间，扭矩不超过设备负荷的80%，机头熔体温度不超过170℃，得到增容剂7%的复合材料，调整增容剂喂料速度，得到不同配方，配方见表1，各配方性能见表2。
表1不同配方各组分的含量
原料 配方1 配方2 配方3 配方4 配方5 配方6
PLA 30 30 30 30 30 30
PC 70 70 70 70 70 70
增容剂 2 4 6 8 10 12
表2不同配方性能比较
由表2可以看出，采用四种相容剂对PLA/PC（30:70）进行增韧改性，其中相容剂E-BA、E-MA-GMA对PLA/PC（30:70）复合材料的增韧效果最明显。当E-BA含量为4%（wt）时，E-MA-GMA含量为6%（wt）时增韧效果达到最佳。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡是采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明潜力保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高韧性PLA复合材料的制备方法，其特征在于利用相容剂与PLA/PC进行共混，通过熔融挤出法制备出高韧性PLA/PC复合材料，其原料组分按重量计，配方如下：
PLA30份
PC70份
相容剂0-12份。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性PLA复合材料的制备方法，其特征在于所述的相容剂为E-BA（乙烯-丙烯酸丁酯）、E-MA-GMA（乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯）、E-MA-MAH（乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐）和EVA-g-MAH（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与马来酸酐的接枝物）其中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种高韧性PLA复合材料的制备方法，其特征在于其具体步骤如下：
（1）、将处理后的PLA/PC与相容剂按比例混合
（2）、将（1）中混合物加入双螺杆挤出机进行共混，基础样条在空气中冷却切粒。
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