CN114716800A - 一种改性聚乳酸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性聚乳酸及其制备方法，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸60～80份、增塑改性剂1～10份、成核剂1.5～10份、热分解稳定剂0.5～5份、热稳定剂0.5～5份以及增韧剂5～10份；所述增塑改性剂为柠檬酸酯类、葡萄糖醚、低聚物聚乙二醇丙三醇、甘油、山梨醇、脂肪酸醚的混合物，所述增塑改性剂各组分按重量百分比计为：柠檬酸酯类10％～50％、葡萄糖醚5％～15％、低聚物聚乙二醇丙三醇30％～40％、甘油2％～5％、山梨醇8％～10％、脂肪酸醚3％～10％。该改性聚乳酸及其制备方法，将聚乳酸的增韧改性和耐热改性同步完成，明显提高了聚乳酸的柔韧性和耐热性，具备较强的弹性和柔性，能够应用到对力学性能要求高且稳定的场合。

Description

一种改性聚乳酸及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性聚乳酸及其制备方法。

背景技术

聚乳酸是一种聚酯，而乳酸是一种自然界存在的生物单体。聚乳酸是热塑性的，可以用一般加工塑料的工艺加工，制成薄膜、片材和纤维。聚乳酸有软质的，也有硬质的。

目前的聚乳酸，其本身透明，但也可制成不透明的材料，而且可以加入填料。由于它的强度高，所以可以制成很薄的片材。聚乳酸不溶于水，具有良好的抗水性和抗油性。

可现有技术中的聚乳酸，从性能方面来说，聚乳酸的韧性较差差，其质地硬且脆，在弯折时易于出现断裂的情况，弹性和柔性不足；并且，其耐热性差，大大降低了PLA制品的性能，故而导致单纯的聚乳酸无法应用到对力学性能要求高且稳定的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性聚乳酸及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改性聚乳酸，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸60～80份、增塑改性剂1～10份、成核剂1.5～10份、热分解稳定剂0.5～5份、热稳定剂0.5～5份以及增韧剂5～10份；

所述增塑改性剂为柠檬酸酯类、葡萄糖醚、低聚物聚乙二醇丙三醇、甘油、山梨醇、脂肪酸醚的混合物，所述增塑改性剂各组分按重量百分比计为：柠檬酸酯类10％～50％、葡萄糖醚5％～15％、低聚物聚乙二醇丙三醇30％～40％、甘油2％～5％、山梨醇8％～10％、脂肪酸醚3％～10％。

优选的，所述成核剂为滑石粉、纳米粘土、碳纳米管、纳米碳酸钙、淀粉、木质素、纤维素、环糊精的共混合物，所述增成核剂各组分按重量百分比计为：滑石粉10％～40％、纳米粘土20％～30％、碳纳米管5％～10％、纳米碳酸钙3％～5％、淀粉10％～20％、木质素5％～10％、纤维素5％～8％、环糊精5％～8％。

优选的，所述热分解稳定剂为层状硅酸盐、碳酸钙和羟基磷灰石，所述热分解稳定剂各组分按重量百分比计为：层状硅酸盐15％～30％、碳酸钙20％～50％、羟基磷灰石10％～30％。

优选的，所述层状硅酸盐为高岭土、蒙脱土或前两项的共聚共混物。

优选的，所述热稳定剂为纤维素、木粉、椰壳粉，所述热稳定剂各组分按重量百分比计为：纤维素15％～30％、木粉30％～50％、椰壳粉20％～45％。

优选的，所述增韧剂为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯，所述增韧剂各组分按重量百分比计为：聚己内酯20％～30％、聚丁二酸丁二醇酯10％～30％、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯8％～20％、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯20％～50％。

优选的，所述聚乳酸为聚L-乳酸、聚DL-乳酸或前两项的共聚共混物，其数均分子量为5-50万，聚乳酸的颗粒状大小为0.2-0.6cm。

一种改性聚乳酸的制备方法，其用于改性聚乳酸，包括下列步骤：

S1、聚乳酸预加工

通过单螺杆流延膜机对颗粒状的聚乳酸进行加工，以流延出膜厚为0.1mm-0.2mm的膜片，以备用；

S2、聚乳酸膜片再加工

通过粉碎机对聚乳酸膜片进行切割粉碎加工，从而得到的片状聚乳酸，以备用；

S2、混合加工

将增塑改性剂、成核剂、热分解稳定剂、热稳定剂以及增韧剂一同加入高速搅拌混合机内，启动高速搅拌混合机对其进行均匀混合，得到混合物A，并将片状聚乳酸加入高速搅拌混合机内，再次启动高速搅拌混合机对片状聚乳酸和改性混合物进行均匀混合,混合完成后，得到混合物B，将其取出并进行干燥和冷却处理，以备用；

S2、熔融加工

将混合物B加入双螺杆挤出机中进行熔融共混，熔融共混后，通过拉条、水冷后，进行颗粒分切，并将颗粒置于50～60℃下进行干燥，以去除多余的水分，得到改性聚乳酸材料。

本发明的技术效果和优点：该改性聚乳酸及其制备方法，将聚乳酸的增韧改性和耐热改性同步完成，明显提高了聚乳酸的柔韧性和耐热性，减少了其弯折时断裂情况的出现，具备较强的弹性和柔性，使聚乳酸能够批量生产和得到推广普及，能够应用到对力学性能要求高且稳定的场合。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一、

一种改性聚乳酸及其制备方法，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸65份、增塑改性剂5份、成核剂8份、热分解稳定剂2份、热稳定剂3份以及增韧剂7份；

具体的，所述聚乳酸为聚L-乳酸、聚DL-乳酸或前两项的共聚共混物，其数均分子量为45万，聚乳酸的颗粒状大小为0.3cm。

具体的，所述增塑改性剂为柠檬酸酯类、葡萄糖醚、低聚物聚乙二醇丙三醇、甘油、山梨醇、脂肪酸醚的混合物，所述增塑改性剂各组分按重量百分比计为：柠檬酸酯类40％、葡萄糖醚10％、低聚物聚乙二醇丙三醇30％、甘油3％、山梨醇9％、脂肪酸醚8％。

具体的，所述成核剂为滑石粉、纳米粘土、碳纳米管、纳米碳酸钙、淀粉、木质素、纤维素、环糊精的共混合物，所述增成核剂各组分按重量百分比计为：滑石粉30％、纳米粘土25％、碳纳米管8％、纳米碳酸钙4％、淀粉13％、木质素8％、纤维素6％、环糊精6％。

具体的，所述热分解稳定剂为层状硅酸盐、碳酸钙和羟基磷灰石，所述层状硅酸盐为高岭土、蒙脱土或前两项的共聚共混物，所述热分解稳定剂各组分按重量百分比计为：层状硅酸盐25％、碳酸钙50％、羟基磷灰石25％。

具体的，所述热稳定剂为纤维素、木粉、椰壳粉，所述热稳定剂各组分按重量百分比计为：纤维素20％、木粉40％、椰壳粉40％。

具体的，所述增韧剂为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯，所述增韧剂各组分按重量百分比计为：聚己内酯25％、聚丁二酸丁二醇酯25％、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯10％、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯40％。

实施例二、

一种改性聚乳酸及其制备方法，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸75份、增塑改性剂5份、成核剂6份、热分解稳定剂4份、热稳定剂3份以及增韧剂7份；

具体的，所述聚乳酸为聚L-乳酸、聚DL-乳酸或前两项的共聚共混物，其数均分子量为43万，聚乳酸的颗粒状大小为0.5cm。

具体的，所述增塑改性剂为柠檬酸酯类、葡萄糖醚、低聚物聚乙二醇丙三醇、甘油、山梨醇、脂肪酸醚的混合物，所述增塑改性剂各组分按重量百分比计为：柠檬酸酯类45％、葡萄糖醚10％、低聚物聚乙二醇丙三醇30％、甘油3％、山梨醇9％、脂肪酸醚3％，。

具体的，所述成核剂为滑石粉、纳米粘土、碳纳米管、纳米碳酸钙、淀粉、木质素、纤维素、环糊精的共混合物，所述增成核剂各组分按重量百分比计为：滑石粉25％、纳米粘土25％、碳纳米管6.5％、纳米碳酸钙3.5％、淀粉17％、木质素8％、纤维素7.5％、环糊精7.5％。

具体的，所述热分解稳定剂为层状硅酸盐、碳酸钙和羟基磷灰石，所述层状硅酸盐为高岭土、蒙脱土或前两项的共聚共混物，所述热分解稳定剂各组分按重量百分比计为：层状硅酸盐25％、碳酸钙50％、羟基磷灰石25％。

具体的，所述热稳定剂为纤维素、木粉、椰壳粉，所述热稳定剂各组分按重量百分比计为：纤维素25％、木粉45％、椰壳粉30％。

具体的，所述增韧剂为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯，所述增韧剂各组分按重量百分比计为：聚己内酯25％、聚丁二酸丁二醇酯25％、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯15％、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯35％。

实施例三、

一种改性聚乳酸及其制备方法，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸65份、增塑改性剂9份、成核剂6份、热分解稳定剂5份、热稳定剂5份以及增韧剂10份。

实施例四、

一种改性聚乳酸及其制备方法，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸74份、增塑改性剂6份、成核剂8份、热分解稳定剂2份、热稳定剂3份以及增韧剂7份。

一种改性聚乳酸的制备方法，其用于改性聚乳酸，包括下列步骤：

S1、聚乳酸预加工

通过单螺杆流延膜机对颗粒状的聚乳酸进行加工，以流延出膜厚为0.1mm-0.2mm的膜片，以备用；

S2、聚乳酸膜片再加工

通过粉碎机对聚乳酸膜片进行切割粉碎加工，从而得到的片状聚乳酸，以备用；

S2、混合加工

将增塑改性剂、成核剂、热分解稳定剂、热稳定剂以及增韧剂一同加入高速搅拌混合机内，启动高速搅拌混合机对其进行均匀混合，得到混合物A，并将片状聚乳酸加入高速搅拌混合机内，再次启动高速搅拌混合机对片状聚乳酸和改性混合物进行均匀混合,混合完成后，得到混合物B，将其取出并进行干燥和冷却处理，以备用；

S2、熔融加工

将混合物B加入双螺杆挤出机中进行熔融共混，熔融共混后，通过拉条、水冷后，进行颗粒分切，并将颗粒置于50～60℃下进行干燥，以去除多余的水分，得到改性聚乳酸材料。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种改性聚乳酸，其特征在于，其原料各组分及其重量份数如下：颗粒状的聚乳酸60～80份、增塑改性剂1～10份、成核剂1.5～10份、热分解稳定剂0.5～5份、热稳定剂0.5～5份以及增韧剂5～10份；

所述增塑改性剂为柠檬酸酯类、葡萄糖醚、低聚物聚乙二醇丙三醇、甘油、山梨醇、脂肪酸醚的混合物，所述增塑改性剂各组分按重量百分比计为：柠檬酸酯类10％～50％、葡萄糖醚5％～15％、低聚物聚乙二醇丙三醇30％～40％、甘油2％～5％、山梨醇8％～10％、脂肪酸醚3％～10％。

2.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸，其特征在于：所述成核剂为滑石粉、纳米粘土、碳纳米管、纳米碳酸钙、淀粉、木质素、纤维素、环糊精的共混合物，所述增成核剂各组分按重量百分比计为：滑石粉10％～40％、纳米粘土20％～30％、碳纳米管5％～10％、纳米碳酸钙3％～5％、淀粉10％～20％、木质素5％～10％、纤维素5％～8％、环糊精5％～8％。

3.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸，其特征在于：所述热分解稳定剂为层状硅酸盐、碳酸钙和羟基磷灰石，所述热分解稳定剂各组分按重量百分比计为：层状硅酸盐15％～30％、碳酸钙20％～50％、羟基磷灰石10％～30％。

4.根据权利要求3所述的一种改性聚乳酸，其特征在于：所述层状硅酸盐为高岭土、蒙脱土或前两项的共聚共混物。

5.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸，其特征在于：所述热稳定剂为纤维素、木粉、椰壳粉，所述热稳定剂各组分按重量百分比计为：纤维素15％～30％、木粉30％～50％、椰壳粉20％～45％。

6.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸，其特征在于：所述增韧剂为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯，所述增韧剂各组分按重量百分比计为：聚己内酯20％～30％、聚丁二酸丁二醇酯10％～30％、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯8％～20％、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯20％～50％。

7.根据权利要求1所述的一种改性聚乳酸，其特征在于：所述聚乳酸为聚L-乳酸、聚DL-乳酸或前两项的共聚共混物，其数均分子量为5-50万，聚乳酸的颗粒状大小为0.2-0.6cm。

8.一种改性聚乳酸的制备方法，其用于根据权利要求1至7所述的任一项的改性聚乳酸，其特征在于，包括下列步骤：

S1、聚乳酸预加工

通过单螺杆流延膜机对颗粒状的聚乳酸进行加工，以流延出膜厚为0.1mm-0.2mm的膜片，以备用；

S2、聚乳酸膜片再加工

通过粉碎机对聚乳酸膜片进行切割粉碎加工，从而得到的片状聚乳酸，以备用；

S2、混合加工

将增塑改性剂、成核剂、热分解稳定剂、热稳定剂以及增韧剂一同加入高速搅拌混合机内，启动高速搅拌混合机对其进行均匀混合，得到混合物A，并将片状聚乳酸加入高速搅拌混合机内，再次启动高速搅拌混合机对片状聚乳酸和改性混合物进行均匀混合,混合完成后，得到混合物B，将其取出并进行干燥和冷却处理，以备用；

S2、熔融加工

将混合物B加入双螺杆挤出机中进行熔融共混，熔融共混后，通过拉条、水冷后，进行颗粒分切，并将颗粒置于50～60℃下进行干燥，以去除多余的水分，得到改性聚乳酸材料。