CN102241877A - 聚乳酸改性材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚乳酸改性材料及其制备方法和用途，其成分及重量份数配比是：聚乳酸(聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中一种或其混合物或其共聚物)40～70；聚酯类热塑性聚氨酯10～20；增塑剂10～20；有机或无机填料10～20。所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或马来酸二辛酯中的一种或两种混合物，所述有机或无机填料是淀粉、滑石粉、碳酸钙、云母、蒙脱土、粘土或二氧化钛的一种或几种。本发明可提高聚乳酸材料的柔韧性，降低可生物降解料成本，所得聚乳酸改性材料拉伸强度为15～70MPa，断裂拉伸率为20～380％，明显好于同类产品。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚乳酸改性材料及其制备方法和用途。
背景技术
人类日常生活中使用的包装膜袋、保鲜膜袋、一次性使用膜袋(例如垃圾袋、桌布、清洁卫生袋)、农用薄膜(地膜、覆盖膜、棚膜)及吸塑片材等材料越来越多，其中绝大部分都是石油基塑料，它们虽然价格低廉，但降解性能差，使用后成为破坏环境的污染源。
特开平9-272794号公报公开了由聚乳酸系聚合物与其他脂肪族聚酯以75∶25～20∶80的重量比例混合所得的薄膜，它是抗张弹性率在250Kg/mm2以下、光线透过率在65％以上的可生物降解薄膜。但是，采用这个技术的薄膜，其聚乳酸系掺入量在100重量份总重量中占20重量份以上，因此缺乏柔软性，特别是作为薄膜的情况下，就出现了只能多用于对柔软性不作要求的领域。中国发明专利CN1749316A和CN1749317A中公开了一种聚乳酸、聚丙撑碳酸酯、聚3-羟基丁酸酯和聚己内酯为主成分的组合物。该技术尽管改善了薄膜的柔软性，但一段时间后由于主成分的相容性差及增塑剂迁移等问题，薄膜材料的力学性能大幅度下降，另一方面薄膜材料成本甚至远高于聚乳酸材料本身，因此日常应用受到很大的限制。
特开平6-306264号公报、美国专利第5180765号、美国专利第5076983号公开了将乳酸、线形乳酸低聚物或环状乳酸低聚物作为塑化剂使用的技术，但由这种组合物制造薄膜成型品时，在较短的时间内材料的强度下降，因此作为成型品其实用性差。
特开平8-199052号公报中公开了聚乳酸和聚亚烷基醚的共聚物中混合有以聚亚烷基醚为主成分的塑化剂的组合物。该技术尽管使得组合物的柔软性达到实用级别，但对塑化剂的挥发、渗出、流失的抑制不足。
此外，在中国发明专利CN1962244A号中公开了一种聚乳酸双向拉伸薄膜的生产方法，这种成形膜的缺点是厚度较厚且易脆裂。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种聚乳酸改性材料及其制备方法和用途，以提高聚乳酸材料的柔韧性，降低可生物降解料的成本，减少现有技术中薄膜不易降解所带来的白色污染。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
聚乳酸改性材料，其成分及重量份数配比为：
聚乳酸 40～70；
热塑性聚氨酯弹性体 10～20；
增塑剂 10～20；
有机或无机填料 10～20；
所述聚乳酸为聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一种或其混合物或其共聚物，所述热塑性聚氨酯弹性体为聚酯类热塑性聚氨酯，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或马来酸二辛酯中的一种或两种混合物，所述有机或无机填料是淀粉、滑石粉、碳酸钙、云母、蒙脱土、粘土或二氧化钛的一种或一种以上混合物。
进一步地，以上所述的聚乳酸改性材料，其中聚乳酸重均分子量为8～35万，分子量分布为1.2～2.5，结晶度为15～60％。
进一步地，以上所述的聚乳酸改性材料，其中聚乳酸重均分子量为15～25万。
本发明还揭示了聚乳酸改性材料的制备方法，包括如下步骤：
第一，将聚乳酸于70℃真空烘箱干燥3-4小时，热塑性聚氨酯弹性体于80℃烘箱干燥3-4小时，有机或无机填料120℃烘箱干燥3-4小时；
第二，将聚乳酸、热塑性聚氨酯弹性体、增塑剂及有机或无机填料常温混合5～10分钟；
第三，将混合好的原料加入到挤出机的加料斗中，混合均匀，拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸粒状材料。
进一步地，以上所述的聚乳酸改性材料的制备方法，其中聚乳酸、热塑性聚氨酯弹性体、增塑剂及有机或无机填料是在高混机中混合。
进一步地，以上所述的聚乳酸改性材料的制备方法，其中所述挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出步骤的操作温度为100～230℃，螺杆转速50r/min～600r/min，螺杆的长径比为25∶1～45∶1。
聚乳酸改性材料可用作日用包装膜袋、保鲜膜袋、一次性使用膜袋、农用薄膜或吸塑片材。
综上所述，本发明提供了聚乳酸改性材料及其制备方法和用途，此制备工艺简单，便于操作，聚乳酸改性材料中热塑性聚氨酯弹性体及增塑剂的添加，通过协同作用提高了聚乳酸材料的柔韧性，而有机或无机填料的添加也大大降低了可生物降解料的成本，减少了白色污染。本发明改性后的聚乳酸材料经力学性能测试，测得拉伸强度为15～70MPa，断裂拉伸率为20～380％，明显好于现有同类产品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作详细说明。
实施例1
将分子量为22.5万聚乳酸70份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-85A1010份、乙酰柠檬酸三丁酯10份、普通玉米淀粉10份，通过高速混合机中常温混合5分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为52.0MPa，断裂伸长率为121.3％。
实施例2
将分子量为22.5万聚乳酸60份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-85A1010份、环氧大豆油10份、热塑性淀粉20份，通过高速混合机中常温混合8分钟加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为48.2MPa，断裂伸长率为98.6％。
实施例3
将分子量为22.5万聚乳酸50份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-85A1010份、己二酸丙二醇聚酯20份、滑石粉20份，通过高速混合机常温混合10分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为42.1MPa，断裂伸长率为188.4％。
实施例4
将分子量为22.5万聚乳酸50份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-90A1010份、马来酸二辛酯20份、2500目碳酸钙20份，通过高速混合机常温混合6分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为43.3MPa，断裂伸长率为223.0％。
实施例5
将分子量为22.5万聚乳酸50份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-95A1010份、乙酰柠檬酸三丁酯10份和己二酸丙二醇聚酯10份、云母20份，通过高速混合机常温混合8分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为45.0MPa，断裂伸长率为192.7％。
实施例6
将分子量为22.5万聚乳酸50份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-85A1010份、马来酸二辛酯20份、蒙脱土20份，通过高速混合机常温混合5分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为41.2MPa，断裂伸长率为218.8％。
实施例7
将分子量为22.5万聚乳酸50份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-85A1010份、环氧大豆油20份、粘土20份，通过高速混合机中常温混合6分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为42.9MPa，断裂伸长率为186.6％。
实施例8
将分子量为22.5万聚乳酸60份、德国拜耳热塑性聚氨酯UT7-85A1010份、乙酰柠檬酸三丁酯20份、二氧化钛10份，通过高混合机常温混合6分钟后加入至双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸改性粒状材料。经过力学性能测试：抗拉强度为46.2MPa，断裂伸长率为245.5％。
经过本发明对聚乳酸改性后获得的聚乳酸改性材料，柔韧性及可生物降解性能均有明显提高，可用作日用包装膜袋、保鲜膜袋、一次性使用膜袋(例如垃圾袋、桌布、清洁卫生袋)、农用薄膜(地膜、覆盖膜、棚膜)及吸塑片材等日常产品的包装，具有良好的经济效益和社会效益。
Claims (7)
1.聚乳酸改性材料，其成分及重量份数配比为：
聚乳酸 40～70；
热塑性聚氨酯弹性体 10～20；
增塑剂 10～20；
有机或无机填料 10～20；
所述聚乳酸为聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一种或其混合物或其共聚物，所述热塑性聚氨酯弹性体为聚酯类热塑性聚氨酯，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或马来酸二辛酯中的一种或两种混合物，所述有机或无机填料是淀粉、滑石粉、碳酸钙、云母、蒙脱土、粘土或二氧化钛的一种或一种以上混合物。
2.如权利要求1所述的聚乳酸改性材料，其特征在于：所述聚乳酸重均分子量为8～35万，分子量分布为1.2～2.5，结晶度为15～60％。
3.如权利要求2所述的聚乳酸改性材料，其特征在于：所述聚乳酸重均分子量为15～25万。
4.权利要求1所述聚乳酸改性材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一，将聚乳酸于70℃真空烘箱干燥3-4小时，热塑性聚酯弹性体于80℃烘箱干燥3-4小时，有机或无机填料120℃烘箱干燥3-4小时；
第二，将聚乳酸、热塑性聚酯弹性体、增塑剂及有机或无机填料常温混合5～10分钟；
第三，将混合好的原料加入到挤出机的加料斗中，混合均匀，拉条、水冷、切粒，获得聚乳酸粒状材料。
5.如权利要求4所述的聚乳酸改性材料的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸、热塑性聚氨酯弹性体、增塑剂及有机或无机填料是在高混机中混合。
6.如权利要求4所述的聚乳酸改性材料的制备方法，其特征在于：所述挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出步骤的操作温度为100～230℃，螺杆转速50r/min～600r/min，螺杆的长径比为25∶1～45∶1。
7.权利要求1所述的聚乳酸改性材料的用途，其特征在于：将该聚乳酸改性材料用作日用包装膜袋、保鲜膜袋、一次性使用膜袋、农用薄膜或吸塑片材。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111116 |