專利名稱：一種高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)是一種具有優(yōu)良的生物相容性的聚合物，其來源于可再生資源農(nóng)作物(如玉米)，最突出的優(yōu)點(diǎn)是生物可降解性，其使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利。聚乳酸具有良好的力學(xué)性質(zhì)、熱塑性、成纖性、透明度高，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，被產(chǎn)業(yè)界定為新世紀(jì)最有發(fā)展前途的新型包裝材料。聚乳酸在有諸多優(yōu)良性質(zhì)的同時(shí)，也存在一些不能很好滿足包裝制品需要的缺點(diǎn)，如抗沖性能、熱穩(wěn)定性等。因此，探尋一種將聚乳酸與其他材料進(jìn)行復(fù)合，改善它的某些性能，使聚乳酸能真正得到更廣泛應(yīng)用是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種可連續(xù)生產(chǎn)，操作易控制，產(chǎn)品質(zhì)量和生物降解性能優(yōu)良的高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明提出的一種高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，是將聚乳酸、生物可降解聚酯、抗氧劑、潤滑劑通過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出即得產(chǎn)品，具體條件是將聚乳酸、生物可降解聚酯真空干燥(水分含量＜50ppm)后，加入抗氧劑、潤滑劑混合均勻，再用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得到產(chǎn)品，其中各組成的重量百分比是聚乳酸50-95％生物可降解聚酯5-50％抗氧劑0.5-1％潤滑劑0.5-1％。
本發(fā)明中，所述生物可降解聚酯可采用含苯環(huán)的多元共聚酯、聚乙二醇、聚己內(nèi)酯、聚(丁二酸-丁二醇)酯、聚氧化乙烯或聚乙烯基吡咯烷酮等中的一種或多種。
本發(fā)明中，所述抗氧劑可以采用亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亞磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯、亞磷酸苯二異癸酯、三(壬基代苯基)亞磷酸酯或亞磷酸三(壬基苯酯)、季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯、多烷基雙酚A亞磷酸酯的雙聚體或三聚體的復(fù)合物等中的一種或多種。
本發(fā)明中，所述潤滑劑可以采用脂肪酸酰胺類化合物、脂肪酸金屬皂類化合物、長碳鏈脂肪酸中的一種或多種，如油酸酰胺、硬脂酸酰胺、乙撐雙油酸酰胺、乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸等中的一種或多種。
本發(fā)明中，所述多元共聚酯可以采用對(duì)苯二甲酸、己二酸、丁二醇的三元共聚物(PBAT)。
本發(fā)明中，擠出過程在抽真空以及氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下進(jìn)行。
本發(fā)明中，所采用的雙螺桿擠出機(jī)，其長徑比為25∶1～45∶1，具有特殊螺桿組合、帶有排氣及高剪切混煉塑化效果。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)用于制備復(fù)合材料的兩種組分聚乳酸與生物可降解聚酯均具有良好的生物降解性，所得制品能有效解決“白色污染”問題，是一種環(huán)保材料，有利于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
(2)所用的生物可降解聚酯(如PBAT)具有良好的拉伸性能和柔韌性，密度與聚乳酸接近，強(qiáng)度比聚乳酸稍低，斷裂伸長率高達(dá)820％，遠(yuǎn)高于聚乳酸的3％，用PBAT來增韌聚乳酸可以較大的改善聚乳酸的力學(xué)性能。制得的產(chǎn)品用途廣泛，適合作農(nóng)用地膜、垃圾袋、購物袋、食品包裝袋等包裝材料。
(3)采用了大長徑比、帶有排氣及高剪切混煉塑化效果的雙螺桿擠出機(jī)，并在抽真空以及氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下進(jìn)行擠出，確保了樹脂的質(zhì)量。
(4)制備方法簡單有效，得到的復(fù)合材料具有良好的綜合性能。沖擊強(qiáng)度提高了100％以上，斷裂伸長率提高了250％以上，維卡軟化點(diǎn)也有不同程度的提高。其性能見表1。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將190g聚乳酸和10gPBAT真空干燥后，與2g抗氧劑亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、2g硬脂酸鈣混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得產(chǎn)品。其性能見表1。
實(shí)施例2將180g聚乳酸、20gPBAT、2g抗氧劑亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、2g油酸酰胺混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得產(chǎn)品。其性能見表1。
實(shí)施例3將170g聚乳酸、30g聚己內(nèi)酯真空干燥后，與2g抗氧劑亞磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯、2g硬脂酸混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得產(chǎn)品。其性能見表1。
實(shí)施例4將140g聚乳酸、60g聚己內(nèi)酯真空干燥后，與2g抗氧劑亞磷酸三(2，4-二特丁基苯基)酯、2g乙撐雙油酸酰胺混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得產(chǎn)品。其性能見表1。
實(shí)施例5將100g聚乳酸、100g(聚丁二酸-丁二醇)酯真空干燥后，與2g抗氧劑亞磷酸三(壬基苯酯)、2g硬脂酸鎂混合均勻，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得產(chǎn)品。其性能見表1。
表1 聚乳酸/生物可降解聚酯復(fù)合材料的性能

權(quán)利要求
1.一種高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征是將聚乳酸、生物可降解聚酯、抗氧劑、潤滑劑通過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出即得產(chǎn)品，具體條件是將聚乳酸、生物可降解聚酯真空干燥后，加入抗氧劑、潤滑劑混合均勻，再用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出，擠出溫度為155-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-200rpm，物料的停留時(shí)間為4-8分鐘，得到產(chǎn)品，其中各組成的重量百分比是聚乳酸 50-95％生物可降解聚酯 5-50％抗氧劑 0.5-1％潤滑劑 0.5-1％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征是生物可降解聚酯為含苯環(huán)的多元共聚酯、聚醇、聚己內(nèi)酯、聚(丁二酸-丁二醇)酯、聚氧化乙烯或聚乙烯基吡咯烷酮中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征是抗氧劑是亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、亞磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、亞磷酸苯二異癸酯、三(壬基代苯基)亞磷酸酯或亞磷酸三(壬基苯酯)、季戊四醇雙亞磷酸酯二(2，4-二特丁基苯基)酯、多烷基雙酚A亞磷酸酯的雙聚體或三聚體的復(fù)合物中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征是潤滑劑是脂肪酸酰胺類化合物、脂肪酸金屬皂類化合物或長碳鏈脂肪酸中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征是含苯環(huán)的多元共聚酯為對(duì)苯二甲酸、己二酸、丁二醇的三元共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征是擠出過程在抽真空以及氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性生物可降解復(fù)合材料的制備方法。其主要原料為聚乳酸、生物可降解聚酯和抗氧劑。本發(fā)明方法是利用雙螺桿擠出機(jī)，將聚乳酸、生物可降解聚酯熔融共混擠出制得一種新型的生物可降解復(fù)合材料。本方法工藝簡單，獲得的復(fù)合材料具有較好的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長率、以及耐熱性都得到顯著提高，且具有可完全生物降解性，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08K5/524GK1995136SQ20061002311
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者顧書英, 詹輝, 任杰 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)