CN109535674A - 采用扩链剂制备的ppc/pla/pbat共混改性生物降解树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用扩链剂制备的PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂,由以下重量份的原料制备而成:PPC 25‑30份;PLA 40‑50份;PBAT 25‑30份;扩链剂KL‑E 0.3‑0.8份。并公开其制备方法。本发明采用加入扩链剂的方法,在共混时加入扩链剂,在扩链时起到改性作用,提高材料的相容性。本发明采用二步法,先将PPC与PBAT在双螺杆中共混造粒,再用共混物与PLA颗粒共混,将扩链剂KL‑E溶到乙酸乙酯溶液,通过喷雾的方法,可以使扩链剂KL‑E均布在PLA和PPC/PBAT混合颗粒中,扩链剂增加三者相容性,将三者中的小链分子和游离分子扩链成大分子材料,从结构上消除了脂肪族树脂易水解的弊端,同时增强了三者熔体强度,加工稳定性得以保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用扩链剂制备的PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备方法,属于可降解塑料领域。
背景技术
聚碳酸亚丙酯(PPC),又称为聚甲基乙撑碳酸酯,是以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成的一种完全可降解的环保型塑料。
聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物资源提炼出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。PLA具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,是公认的环境友好材料。
PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,兼具PBA和PBT的特性,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能;此外,还具有优良的生物降解性,是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。
PPC、PLA和PBAT均属于脂肪族树脂,都是可生物降解材料,三种原料各自特点显著。PPC软化点低,仅有33-35℃,但韧性好;PLA软化点58℃,刚性好,但韧性差;两者性能互补,用PPC改性PLA是理想材料,但二者相容性极差。如两者与PBAT共混,互补性也很强,但相容性仍是突出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用扩链剂制备的PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂,可有效提高树脂的力学性能。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种采用扩链剂制备的PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂,由以下重量份的原料制备而成:
本发明还公开了上述采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中,质量比1:1搅拌,使其溶解;
(2)、将PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆挤压机高温高剪切、共混挤压条件,经风冷、拉条送至切粒机冷切,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;
(3)、PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及PLA颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆挤压机高温高剪切、共混挤压条件,经风冷、拉条送至切粒机冷切,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒。
优选的,步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
优选的,步骤(2)将PPC与PBAT共混合送入双螺杆挤压机中,双螺杆挤压的温度为110-130℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h。
优选的,步骤(3)将步骤(2)所产生混合料与PLA共混,并将步骤(1)溶解的扩链剂用喷雾方法均匀喷洒在共混料表面送入双螺杆挤压机中,双螺杆挤压的温度为135-175℃,螺杆转动速度为250-280r/min,造粒产能230-260kg/h,模头压力3-4MPa。
本发明还公开了一种采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性包装袋的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中,搅拌,使其溶解;
(2)、称取干燥后的PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆挤压机高温高剪切、共混挤压条件,经风冷、拉条送至切粒机冷切,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;
(3)、PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及PLA颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆挤压机高温高剪切、共混挤压条件,经风冷、拉条送至切粒机冷切,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;
(4)PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜;
(5)步骤(4)制得的薄膜经印刷、制袋,制成包装袋。
优选的,步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
优选的,步骤(2)中双螺杆挤压的温度为110-135℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h。
优选的,步骤(3)中双螺杆挤压的温度为135-175℃,螺杆转动速度为250-280r/min,造粒产能230-260kg/h,模头压力3-4MPa。
优选的,步骤(4)中成膜厚度从0.01mm开始。
本发明采用加入扩链剂的方法,在共混时加入扩链剂,在扩链时起到改性作用,提高材料的相容性。本发明采用二步法,先将PPC与PBAT在双螺杆中共混造粒,用挤压方式做成改性材料,PBAT提高了PPC的结晶温度,拓宽了结晶范围,其玻璃化温度Tg>35℃,并且具有较高的韧性。再用共混物与PLA颗粒共混,将扩链剂KL-E溶到乙酸乙酯溶液,通过喷雾的方法,可以使扩链剂KL-E均布在PLA和PPC/PBAT混合颗粒中,在反应过程中,乙酸乙酯挥发,扩链剂则均匀吸附在颗粒表面,在高温剪切共混反应下,PLA的刚性得到很好发挥,同时PPC和PBAT共混物韧性得到极大发挥,扩链剂增加了三者相容性,能将三者中的小链分子和游离分子扩链成大分子材料,从结构上消除了脂肪族树脂易水解的弊端,同时增强了三者熔体强度,加工稳定性得以保证,共混后树脂韧性能提高一倍以上,成品特别适合做膜类制品。本发明仅采用扩链剂KL-E作为助剂,无需添加其他任何助剂,通过喷雾的方式添加,制得的改性生物降解树脂尤其适用于制成薄膜,具有优越的力学性能。
具体实施方式
实施例1
本采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)0.7%加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中,搅拌,使其溶解;
(2)、将PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经在双螺杆高温高剪切、共混挤压成条出模头拉条、风冷送至切粒机冷切,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;其中PPC 30份,购自河南天冠企业集团有限公司;PBAT 70份,为广州金发科技股份有限公司的1024;双螺杆挤压的温度为120℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h;
(3)、60份PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及40份PLA(需干燥处理)颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经在双螺杆高温高剪切、共混挤压成条出模头拉条、风冷送至切粒机冷切,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒,步骤(3)中PLA美国nature work公司的4032D,双螺杆挤压的温度为175℃,螺杆转动速度为260r/min,造粒产能250kg/h,模头压力3.5MPa。
检测得到PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为:熔体流速为3g/10min,190℃/2.16kg,密度1.25g/cm3,可挥发物小于0.2%。
将PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜,膜厚0.025mm,按GB/T1040.3检测其性能,膜的拉伸强度(纵+横)/2为30MPa,断裂伸长率(纵+横)/2为350%,撕裂强度为100N/15mm。
薄膜经印刷、制袋,可制成包装袋。
实施例2
本采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)0.7%加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中,搅拌,使其溶解;
(2)、称取干燥后的PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经在双螺杆高温高剪切、共混挤压成条出模头拉条、风冷送至切粒机冷切,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;其中PPC30份,购自河南天冠企业集团有限公司,PBAT 70份,为广州金发科技股份有限公司的1024,双螺杆挤压的温度为110℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h;
(3)、50份PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及50份PLA(需干燥处理)颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经在双螺杆高温高剪切、共混挤压成条出模头拉条、风冷送至切粒机冷切,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒,步骤(3)中PLA美国nature work公司的4032D,双螺杆挤压的温度为175℃,螺杆转动速度为250r/min,造粒速度230kg/h,模头压力3MPa。
检测得到PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为:熔体流速为2g/10min,190℃/2.16kg,密度1.25g/cm3,可挥发物小于0.2%。
将PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜,膜厚0.025mm,按GB/T1040.3检测其性能,膜的拉伸强度(纵+横)/2为32MPa,断裂伸长率(纵+横)/2为300%,撕裂强度为90N/15mm。
薄膜经印刷、制袋,可制成包装袋。
实施例3
本采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)0.7%加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中,搅拌,使其溶解;
(2)、将PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经在双螺杆高温高剪切、共混挤压成条出模头拉条、风冷送至切粒机冷切,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;其中PPC 30份,购自河南天冠企业集团有限公司,PBAT 70份,为广州金发科技股份有限公司的1024,双螺杆挤压的温度为135℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h;
(3)、55份PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及45份PLA颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经挤压、风冷、拉条、冷切,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒,步骤(3)中PLA美国naturework公司的4032D,双螺杆挤压的温度为175℃,螺杆转动速度为280r/min,造粒产能260kg/h,模头压力4MPa。
检测得到PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为:熔体流速为4g/10min,190℃/2.16kg,密度1.25g/cm3,可挥发物小于0.2%。
将PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜,膜厚0.025mm,按GB/T1040.3检测其性能,膜的拉伸强度(纵+横)/2为30MPa,断裂伸长率(纵+横)/2为300%,撕裂强度为97N/15mm。
薄膜经印刷、制袋,可制成包装袋。
对比例1
本采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其步骤包括:
(1)、称取干燥后的30份PPC颗粒、30份PBAT颗粒和40份PLA(需干燥处理)颗粒混合,步骤:混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经在双螺杆高温高剪切、共混挤压成条出模头拉条、风冷送至切粒机冷切,制成PPC/PBAT/PLA共混改性生物降解树脂颗粒,双螺杆挤压的温度为175℃,螺杆转动速度为260r/min,造粒产能250kg/h,模头压力3.5MPa。
检测得到PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为:熔体流速为2.5g/10min,190℃/2.16kg,密度1.25g/cm3,可挥发物小于0.3%。
将PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜,膜厚0.025mm,按GB/T1040.3检测其性能,膜的拉伸强度(纵+横)/2为18MPa,断裂伸长率(纵+横)/2为150%,撕裂强度为70N/15mm。
对比例2
(1)、称取干燥后的15份PPC颗粒和45份PBAT颗粒和40份PLA颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,制成PPC/PBAT/PLA共混改性生物降解树脂颗粒,双螺杆挤压的温度为175℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h;
制得的PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为:熔体流速为7-8g/10min,190℃/2.16kg,密度1.05g/cm3,可挥发物小于1%。
将PPC/PLA/PBAT共混树脂经吹膜机直接成膜,膜厚0.025mm,按GB/T1040.3检测其性能,膜的拉伸强度(纵+横)/2为18MPa,断裂伸长率(纵+横)/2为180%,撕裂强度为70N/15mm。
以上对比和实验数据不难看出KL-E扩链剂作用,它将PLA、PBAT以及PPC三者相容性大幅度提高,尤其将三者中小分子和游离材料在瞬间变成离分子,在扩容中三者相容性得到提升,溶体强度提高使后道再加工时膜泡更稳,力学性能更高。尤其是PLA、PPC的软化点从原有35℃-58℃提高近60%,达到70-80%,改善了PLA、PPC的使用性能。反之,如不采用KL-E扩链剂方法,其综合性能很难满足包装产品需求。
Claims (10)
1.一种采用扩链剂制备的PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂,由以下重量份的原料制备而成:
2.一种采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中,搅拌,使其溶解;
(2)、将PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆高温高剪切共混挤压出模口再拉条、风冷、切粒机冷切等,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;
(3)、PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及PLA颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆高温高剪切共混挤压出模口再拉条、风冷、切粒机冷切等,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒。
3.根据权利要求2所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其特征在于:步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
4.根据权利要求3所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其特征在于:步骤(2)将PPC与PBAT共混合送入双螺杆挤压机中,双螺杆挤压的温度为110-130℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h。
5.根据权利要求3所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法,其特征在于:步骤(3)将权利4所产生混合料与PLA共混,并将步骤(1)溶解的扩链剂用喷雾方法均匀喷洒在共混料表面送入双螺杆挤压机中,双螺杆挤压的温度为135-175℃,螺杆转动速度为250-280r/min,造粒产能230-260kg/h,模头压力3-4MPa。
6.一种采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性包装袋的方法,其步骤包括:
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中,搅拌,使其溶解;
(2)、将PPC颗粒和PBAT颗粒混合,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆高温高剪切共混挤压出模口再拉条、风冷、切粒机冷切等,制成PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;
(3)、PPC/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒及PLA颗粒混合后,将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面,混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机,经双螺杆高温高剪切共混挤压出模口再拉条、风冷、切粒机冷切等,制成PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒;
(4)PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜;
(5)步骤(4)制得的薄膜经印刷、制袋,制成包装袋。
7.根据权利要求6所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性包装袋的方法,其特征在于:步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
8.根据权利要求7所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性生物降解树脂及其制作成包装袋的方法,其特征在于:步骤(2)中双螺杆挤压的温度为110-130℃,螺杆转动速度为300r/min,造粒产能250kg/h。
9.根据权利要求7所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性包装袋的方法,其特征在于:步骤(3)中双螺杆挤压的温度为135-175℃,螺杆转动速度为250-280r/min,造粒产能230-260kg/h,模头压力3-4MPa。
10.根据权利要求7所述的采用扩链剂制备PPC/PLA/PBAT共混改性包装袋的方法,其特征在于:步骤(4)中成膜厚度从0.01mm开始。
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