專利名稱：：一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種聚酯復合材料及其制備方法，尤其涉及一種一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料及其制備方法；屬于高分子材料
技術領域：
。
背景技術：
：高分子材料的廢棄物給環(huán)境帶來的負面影響已經引起人們的廣泛關注，解決"白色污染"提高環(huán)境質量成為進入21世紀的科學發(fā)展的熱點之一。因此，國內外能夠完全生物降解塑料的研制開發(fā)工作非常活躍，并已有部分開始了工業(yè)化生產，發(fā)展相當迅速。生物降解塑料既具有使用時發(fā)揮塑料本身的優(yōu)良性能，用后廢棄時又能被各種生物(酶)分解，不給環(huán)境帶來污染的特點。因此，大力開發(fā)和推廣可生物降解高分子材料，是解決白色污染標本兼治的方法，符合當今高分子材料綠色化的潮流。合成聚乳酸的最初原料是淀粉，淀粉經生物發(fā)酵過程轉化為乳酸，乳酸通過直接縮聚或再經過丙交酯開環(huán)聚合得到聚乳酸。由此可見，聚乳酸不同于其它通用塑料的本質之一是它利用了可再生性的植物資源。這樣可以有效的緩解日益枯竭的不可再生資源。聚乳酸具有與通用塑料完全類同的性能，如力學性能和可加工性。特別是目前大規(guī)模的生產使得聚乳酸樹脂的成本下降，相對于其它生物降解高分子材料變得非常廉價。如美國佳吉(Cargill)公司已經具有年產14萬噸的聚乳酸生產能力。在國內，浙江海正生物材料股份公司已經建成年產5000噸聚乳酸示范生產線。因此，聚乳酸的發(fā)展倍受高分子學術界和產業(yè)界的關注。此外將淀粉與高分子材料進行共混制備高分子復合材料具有很多優(yōu)點，如成本較低，加工性能良好等。如美國專利申請(US20060194902)公開了聚乙烯或聚丙烯與淀粉復合材料的制備方法。美國專利專利申請(US20040082678)公開了聚乙烯或聚丙烯與淀粉復合多層膜材料用于包裝領域。這些材料從減量化角度看具有十分可取之處，也具有較好的市場份額；但是，聚乙烯、聚丙烯不具有生降解特性，當淀粉完全降解后，這些傳統(tǒng)的石油基聚合物依然存在于環(huán)境中，對環(huán)境造成污染。而現(xiàn)有技術中將淀粉與聚乳酸進行共混，雖然保證了所得材料的完全生物降解特性，但是，在加工和使用性能方面存在著明顯不足，如脆性嚴重，外觀粗糙等，這將在很大程度上限制該復合材料的廣泛應用。
發(fā)明內容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術所存在的上述問題，提供一種具有可完全生物降解、力學性能好、耐老化性能強和加工性能優(yōu)異的聚乳酸復合材料及其制備方法。本發(fā)明的上述技術問題可以通過以下技術方案得以實施一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，該材料包括以下重量份的成分聚乳酸100份；熱塑性淀粉10100份;增塑劑530份；無機填料320份；抗氧劑O.52份；潤滑劑O.l—2份。由于聚乳酸和熱塑性淀粉都具有完全生物降解性能，利用該成分制成的聚乳酸復合材料也可完全生物降解；此外本發(fā)明的成分配伍合理，各種成分之間協(xié)同作用從而使制得聚乳酸復合材料還具有優(yōu)異的力學性能和耐老化性能。在上述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料中，所述的聚乳酸的數均分子量為520萬道爾頓。如果采用的聚乳酸的數均分子量小于5萬道爾頓，制成的聚乳酸復合材料的力學性能較差，不能滿足實際應用的要求，如果聚乳酸的數均分子量大于20萬道爾頓，則其加工性能差，在現(xiàn)有的設備上無法進行加工。在上述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料中，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬酸三丁酯、乙?；瘷幟仕崛阴ァ⒁阴；瘷幟仕崛□ブ幸环N。作為優(yōu)選，所述的增塑劑為聚乙二醇，其數均分子量為40020000道爾頓。采用聚乙二醇作為增塑劑可以有效的克服增塑劑的遷移，但是當其數均分子量小于400道爾頓，聚乙二醇很容易遷移，當其數均分子量大于20000，則不能對復合材料進行很好的增塑。在上述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料中，所述的無機填料為碳酸鈣，滑石粉，蒙脫土中一種。使用上述無機填料可以有效的對復合材料進行增強。在上述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料中，所述的抗氧劑為四(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯。本發(fā)明所用的抗氧劑的型號為抗氧劑ky-7910，化學名稱為四(P-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯。在上述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料中，所述的潤滑劑為硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬酯酸鋅、亞乙基雙硬脂酰胺、亞垸基二脂肪酰胺中一種。本發(fā)明還提供了上述聚乳酸復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟A、混合取上述重量份的成分進行混合，混合后放入高速攪拌機中攪拌均勻；B、擠出造粒將上述攪拌均勻的成分放入雙螺桿擠出機中擠出造粒；C、熱壓成型將上述擠出造粒后的樹脂在溫度100°C180°C，壓力為8MPa12MPa的條件下熱壓成型成聚乳酸復合材料。在上述的制備方法中，步驟B中所述的擠出造粒的溫度為120°C160°C。作為優(yōu)選，步驟C中所述熱壓成型的溫度為140°C，壓力為10MPa?？v上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明采用聚乳酸和熱塑性淀粉進行配合制成聚乳酸復合材料，由于聚乳酸和熱塑性淀粉都具有完全生物降解性能，因此本發(fā)明的聚乳酸復合材料也可完全生物降解。2、本發(fā)明聚乳酸復合材料采用多種成分配合使用，配伍合理；不僅可完全生物降解；而且具有優(yōu)異的力學性能和耐老化性能。3、本發(fā)明可完全生物降解的聚乳酸復合材料的制備方法，工藝流程簡單，加工性能強，成本低可實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產。具體實施方式下面通過實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明；但本發(fā)明并不限于這些實施例。表l:本發(fā)明聚乳酸復合材料的組分(按重量份)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中實施例1中所述的聚乳酸的數均分子量為5萬道爾頓；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯；所述的無機填料為碳酸鈣；所述的抗氧劑為四(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為硬脂酰胺。其中實施例2中所述的聚乳酸的數均分子量為20萬道爾頓；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二乙酯；所述的無機填料為滑石粉；所述的抗氧劑為四(P_(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為油酸酰胺。其中實施例3中所述的聚乳酸的數均分子量為10萬道爾頓；所述的增塑劑為檸檬酸三丁酯；所述的無機填料為蒙脫土；所述的抗氧劑為四(P-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為芥酸酰胺。其中實施例4中所述的聚乳酸的數均分子量為15萬道爾頓；所述的增塑劑為乙?；瘷幟仕崛阴?；所述的無機填料為碳酸l丐；所述的抗氧劑為四(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為硬酯酸鋅。其中實施例5中所述的聚乳酸的數均分子量為8萬道爾頓；所述的增塑劑為乙酰化檸檬酸三丁酯；所述的無機填料為滑石粉；所述的抗氧劑為四(P-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為亞乙基雙硬脂酰胺。其中實施例6中所述的聚乳酸的數均分子量為12萬道爾頓；所述的增塑劑為聚乙二醇；其數均分子量為600道爾頓；所述的無機填料為蒙脫土；所述的抗氧劑為四(P-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為亞烷基二脂肪酰胺。其中實施例7中所述的聚乳酸的數均分子量為IO萬道爾頓；所述的增塑劑為聚乙二醇；其數均分子量為20000道爾頓；所述的無機填料為碳酸鈣；所述的抗氧劑為四(P-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為亞乙基雙硬脂酰胺。其中實施例8中所述的聚乳酸的數均分子量為8萬道爾頓；所述的增塑劑為為聚乙二醇；其數均分子量為10000道爾頓；所述的無機填料為碳酸鈣；所述的抗氧劑為四(旦-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸)季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為硬脂酰胺。其中實施例9中所述的聚乳酸的數均分子量為8萬道爾頓；所述的增塑劑為增塑劑為聚乙二醇；其數均分子量為8000道爾頓；所述的無機填料為碳酸鈣；所述的抗氧劑為四(6-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910);所述的潤滑劑為亞烷基二脂肪酰胺。實施例1A、混合按照表1中實施例1的重量份的成分進行混合，混合后放入高速攪拌機中攪拌均勻；B、擠出造粒將上述攪拌均勻的成分放入普通雙螺桿擠出機中在溫度12(TC擠出造粒；C、熱壓成型將上述擠出造粒后的樹脂在溫度10(TC，壓力為12MPa的條件下熱壓成型，得到1.0mm厚的片材，制成啞鈴型樣條，其細頸尺寸為長20mm、寬4mm。根據試樣組成不同所測得的力學性能和耐老化性能如表2所示。實施例2A、混合按照表1中實施例2的重量份的成分進行混合，混合后放入高速攪拌機中攪拌均勻；B、擠出造粒將上述攪拌均勻的成分放入普通雙螺桿擠出機中在溫度13(TC擠出造粒；C、熱壓成型將上述擠出造粒后的樹脂在溫度12(TC，壓力為lOMPa的條件下熱壓成型，得到1.0mm厚的片材，制成啞鈴型樣條，其細頸尺寸為長20mm、寬4mm。根據試樣組成不同所測得的力學性能和耐老化性能如表2所示。實施例36混合時按照表1中實施例36的重量份的成分進行混合；擠出造粒的溫度為140°C;熱壓成型的溫度140°C，壓力為10MPa;其它工藝流程同實施例1;不再贅述；得到1.0mm厚的片材，制成啞鈴型樣條，其細頸尺寸為長20mm、寬4mm。根據試樣組成不同所測得的力學性能和耐老化性能如表2所示。實施例79混合時按照表1中實施例36的重量份的成分進行混合；擠出造粒的溫度為160°C;熱壓成型的溫度160°C，壓力為8MPa;其它工藝流程同實施例1;不再贅述；得到l.Oimn厚的片材，制成啞鈴型樣條，其細頸尺寸為長20mm、寬4mm。根據試樣組成不同所測得的力學性能和耐老化性能如表2所示。表2:實施例19和比較例1所制備的聚乳酸復合材料的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表2可以看出本發(fā)明制備的聚乳酸復合材料不僅具有完全生物降解性能；而且具有優(yōu)異的力學性能和耐老化性能。本發(fā)明中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬
技術領域：
的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管對本發(fā)明己作出了詳細的說明并引證了一些具體實例，但是對本領域熟練技術人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。權利要求1、一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，該材料包括以下重量份的成分聚乳酸100份；熱塑性淀粉10～100份；增塑劑5～30份；無機填料3～20份；抗氧劑0.5～2份；潤滑劑0.1-2份。2、根據權利要求1所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，所述的聚乳酸的數均分子量為520萬道爾頓。3、根據權利要求1所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬酸三丁酯、乙?；瘷幟仕崛阴ァ⒁阴；瘷幟仕崛□ブ幸环N。4、根據權利要求3所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，所述的增塑劑為聚乙二醇，其數均分子量為40020000道爾頓。5、根據權利要求1所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，所述的無機填料為碳酸鈣，滑石粉，蒙脫土中一種。6、根據權利要求1所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為四(P-(3，5-二叔丁基-4-羥基)丙酸〕季戊四醇酯。7、根據權利要求1所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬酯酸鋅、亞乙基雙硬脂酰胺、亞烷基二脂肪酰胺中一種。8、一種根據權利要求17所述的聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A、混合取上述重量份的成分進行混合，混合后放入高速攪拌機中攪拌均勻；B、擠出造粒將上述攪拌均勻的成分放入雙螺桿擠出機中擠出造粒；C、熱壓成型將上述擠出造粒后的樹脂在溫度100°C180°C，壓力為8MPa12MPa的條件下熱壓成型成聚乳酸復合材料。9、根據權利要求8所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，步驟B中所述的擠出造粒的溫度為120°C160°C。10、根據權利要求8所述的一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料的制備方法，其特征在于，步驟C中所述熱壓成型的溫度為140°C，壓力為10MPa。全文摘要本發(fā)明提供了一種可完全生物降解的聚乳酸復合材料及其制備方法，屬于高分子材料
技術領域：
。它解決了現(xiàn)有的聚乳酸復合材料不可完全生物降解、力學性能差、耐老化性能弱和加工性能不足等問題。本可完全生物降解的聚乳酸復合材料包括以下重量份的成分聚乳酸100份；熱塑性淀粉10～100份；增塑劑5～30份；無機填料3～20份；抗氧劑0.5～2份；潤滑劑0.1-2份；制備方法包括以下步驟A.混合；B.擠出造粒；C.熱壓成型。本發(fā)明的可完全生物降解的聚乳酸復合材料不僅具有可完全生物降解，而且具有優(yōu)異的力學性能和耐老化性能；制備方法工藝流程簡單，加工性能強，成本低可實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產。文檔編號C08L67/00GK101157792SQ200710071358公開日2008年4月9日申請日期2007年9月20日優(yōu)先權日2007年9月20日發(fā)明者驊白,董麗松,陳志明,韓常玉申請人:浙江海正生物材料股份有限公司;中國科學院長春應用化學研究所