CN112063137A - 一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料及其制备方法，涉及一种生物降解共混材料及其制备方法，所述共混材料包括以下原料组成：聚乳酸60‑90份；聚碳酸亚丙酯10‑40份；封端剂1‑5份；增容剂‑5份。制备步骤1：将封端剂和聚碳酸亚丙酯在双螺杆挤出机中进行封端处理。步骤2：将聚乳酸与步骤1中得到聚碳酸亚丙酯，增容剂一同在双螺杆挤出机中共混，得到高结晶度的PLA/PPC共混材料。该共混材料相容性更好，避免因相容性不佳而带来的基体迁移问题，同时比单一聚乳酸材料结晶度更高，提升了聚乳酸的加工成型性能。该制备方法有效提升了聚乳酸的结晶能力，同时保留了完全生物降解的特性，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物降解共混材料及其制备方法，特别是涉及一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种无毒、可完全生物降解可再生的半结晶聚合物，广泛应用于生物医药、纺织、包装等领域。然而，PLA由于其结晶速度慢、结晶度低、抗冲击性能以及断裂伸长率较差，这限制了其进一步推广和应用。
PPC具有断裂伸长率高、柔韧性好的优点，且合成时采用环氧丙烷与“温室气体”CO2为原料，缓解了温室效应与白色污染的问题。为此，可采用将PPC与PLA共混的方法来改善PLA的结晶能力和韧性。但由于PPC与PLA是部分相容的，相容性差会显著降低材料整体的力学性能，因此提升PLA结晶能力同时保证较好的相容性是改性PLA材料非常必要的。
公开专利号CN 101724250 A的发明专利申请，其公开了PPC与PBAT、PLA以及PBS共混物的制备方法，通过添加PBAT、PLA以及PBS来改善PPC的性能，共混物以PPC为主要基体，PBAT、PLA以及PBS三种组分的添加量为5%-50%，但在制备过程中并未使用增容剂，共混物之间易发生相分离。
公开专利号CN 108359230A的发明专利申请，其公开了制备可降解PLA/PPC薄膜的方法，通过加入蒙脱土来改善共混物的力学性能，但由于蒙脱土与聚合物的相容性不佳故而使用聚己内酯来改善蒙脱土与基体材料的相容性,然而却未加入增容剂来改善两种基体的相容性。
相比之下，本发明使用了增容剂来提高两种材料的相容性，使复合材料在使用的过程中不会出现因不相容而带来的基体迁移问题，极大地延长了共混材料的使用寿命。同时使用封端剂对聚碳酸亚丙酯进行封端处理，防止聚碳酸亚丙酯在加工过程中发生热分解。
公开专利号CN 108707323 A的发明专利申请，其公开了一种PLA/PPC/HBP衍生物共混物的制备方法，其使用HBP超支化共聚物来增加PLA与PPC两种材料的相容性，但操作工艺复杂，成本较高。
相比之下，本发明采用小分子助剂钛酸四丁酯与2,4-甲苯二异氰酸酯作为增容剂，成本更低，操作步骤简单，并且小分子助剂更容易获取。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料及其制备方法，本发明使用钛酸四丁酯与2,4-甲苯二异氰酸酯作为增容剂，在PLA/PPC共混体系中添加增容剂后，PPC端羟基与TDI中4-氰酸基去氢缩聚的同时，PLA上端羟基也与TDI中2-氰酸基去氢缩聚，同时异氰酸酯可以加快酯交换反应速率，使两种分子链扩链成为一条，提高了PPC与PLA的相容性与分子链的规整程度进而使材料的结晶度得到明显的提升。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料，所述共混材料包括以下原料组成：
聚乳酸 60-90份；
聚碳酸亚丙酯 10-40份；
封端剂 1-5份；
增容剂 1-5份。
所述的一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料，所述封端剂为马来酸酐或过氧化二异丙苯中的一种或几种。
所述的一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料，所述增容剂为钛酸四丁酯或2,4-甲苯二异氰酸酯的一种或几种。
一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料制备方法，所述方法包括以下制备过程：
（1）将聚碳酸亚丙酯干燥后与封端剂均匀混合加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置加热温度为130-150℃，转速为40-60转/分种，取料，干燥，备用；
（2）将（1）中得到的材料与干燥后的聚乳酸，增容剂均匀混合加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置加热温度为160-200℃，转速为40-60转/分钟。
本发明的优点与效果是：
本发明两种原料均为全生物降解材料，可以降低白色污染问题。加入小分子增容剂，使两种材料的相容性更好，不会出现基体迁移问题，同时解决了聚乳酸结晶度低，结晶速度慢的问题，使共混物的结晶度成功达到20%以上。
本发明生产的产品成本低，工艺简单，为绿色环保产业，拓宽了聚乳酸类的复合材料在工业上的应用范围。
附图说明
图1和图2为本发明实施例中热性能测试结晶度提升的对比图片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
首先通过DSC测试结晶度来反映共混物的相容性，下面结合实施例对本发明进行详细说明。
比较例：
聚乳酸 60份
聚碳酸亚丙酯 40份
马来酸酐 1份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与马来酸酐均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为125℃，转速为45转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为180℃，转速为50转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度3.9%。
实施例1：
聚乳酸 60份
聚碳酸亚丙酯 40份
马来酸酐 1份
钛酸四丁酯 1份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与马来酸酐均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为130℃，转速为50转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸、钛酸四丁酯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为180℃，转速为45转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度8.19%
实施例2：
聚乳酸 70份
聚碳酸亚丙酯 30份
马来酸酐 1份
钛酸四丁酯 2份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与马来酸酐均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为135℃，转速为55转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸、钛酸四丁酯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为180℃，转速为50转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度20.04%
实施例3：
聚乳酸 70份
聚碳酸亚丙酯 30份
过氧化二异丙苯 2份
钛酸四丁酯 3份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与过氧化二异丙苯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为130℃，转速为55转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸、钛酸四丁酯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为175℃，转速为50转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度19.64%
实施例4：
聚乳酸 80份
聚碳酸亚丙酯 20份
马来酸酐 3份
2,4-甲苯二异氰酸酯 1份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与马来酸酐均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为130℃，转速为50转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸、2,4-甲苯二异氰酸酯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为180℃，转速为45转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度13.20%
实施例5：
聚乳酸 70份
聚碳酸亚丙酯 30份
过氧化二异丙苯 2份
2,4-甲苯二异氰酸酯 2份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与过氧化二异丙苯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为130℃，转速为50转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸、2,4-甲苯二异氰酸酯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为180℃，转速为45转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度21.00%
实施例6：
聚乳酸 90份
聚碳酸亚丙酯 10份
马来酸酐 1份
2,4-甲苯二异氰酸酯 3份
具体实施步骤如下：
（1）将聚碳酸亚丙酯进行干燥，之后与马来酸酐均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为130℃，转速为50转/分钟，取料，干燥，备用；
（2）将（1）称取的聚碳酸亚丙酯与干燥后的聚乳酸、2,4-甲苯二异氰酸酯均匀混合加入双螺杆挤出机中，加热温度设置为180℃，转速为45转/分钟，取料。
将材料进行DSC热性能测试，结果如下：
结晶度13.50%。
结晶度
通过表格数据与图片可以发现具体实施例中的结晶度有了明显提升。
Claims (4)
1.一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料，其特征在于，所述共混材料包括以下原料组成：
聚乳酸 60-90份；
聚碳酸亚丙酯 10-40份；
封端剂 1-5份；
增容剂 1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料，其特征在于，所述封端剂为马来酸酐或过氧化二异丙苯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料，其特征在于，所述增容剂为钛酸四丁酯或2,4-甲苯二异氰酸酯的一种或几种。
4.一种提升聚乳酸结晶度的生物降解共混材料制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：
（1）将聚碳酸亚丙酯干燥后与封端剂均匀混合加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置加热温度为130-150℃，转速为40-60转/分种，取料，干燥，备用；
（2）将（1）中得到的材料与干燥后的聚乳酸，增容剂均匀混合加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机设置加热温度为160-200℃，转速为40-60转/分钟。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201211 |
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