專利名稱：一種增韌改性聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增韌改性聚乳酸復(fù)合材料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸是一種由可再生的植物資源為原料的可生物降解高分子，具有良好 的生物相容性、可堆肥性、生物降解性，在自然環(huán)境中能夠逐步降解并最終分 解為二氧化碳和水。它是一種熱塑性脂肪族聚酯，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料，工業(yè)化 前景看好，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、包裝、服裝、土木建筑、日常生活用品
等領(lǐng)域。
但純聚乳酸剛性高，柔韌性和抗沖擊性差，常溫下是一種硬而脆的材料， 這限制了聚乳酸在包裝領(lǐng)域的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種增韌改性聚乳酸復(fù)合材料及其制備 方法，使得聚乳酸具有良好的柔韌性和抗沖擊性能。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其組成按重量配比為
聚乳酸 72 98%;
增韌劑 1~25%;
抗氧劑 0.4-0.6%;
潤滑劑 0.1 0.5%;
其它加工助劑 0.5~2%。
其中所述聚乳酸為聚乳酸為L-乳酸和/或D-乳酸構(gòu)成聚合物，其分子量 及其分布，只要可以進行實際的成型加工就沒有特別的限定，但重均分子量通 常為1萬以上，優(yōu)選為4萬以上，8-35萬為最佳。其熔點優(yōu)選為120。C以上，更優(yōu)選為150°C以上。
其中所述增韌劑為聚酯型或聚醚型熱塑性聚氨酯，其邵氏硬度在 64A 70D。
其中所述抗氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含石危酯類中的一種或多種的混合 物，其中酚類抗氧劑有2, 4, 6-BHT、 E-330、 2246、 1010;亞磷酸酯類有TNP、 168;含硫酯類為DLTP、 DSTP。因為亞磷酸酯類同樣能夠消除由紫外線產(chǎn)生 的過氧化基團，因而也起到防止光老化的作用。
其中所述其它加工助劑包括熱穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑。 其中所述潤滑劑為脂肪酸酰胺、脂肪酸類復(fù)合物中的一種或多種的混合 物。加工時可以有效改善各組分的分散性，降低樹脂炫體與金屬表面的黏附力 以及樹脂熔體的內(nèi)摩擦，有利于解決成型加工時制件中出現(xiàn)的熔接痕、表面光 澤差、脫模困難等問題。
一種如上所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，包括步驟 a:先將聚乳酸于45 。C真空干燥箱干燥4-8小時，熱塑性聚氨酯于80 ° C烘箱下干燥3 4小時；
b:按重量配比稱取干燥好的聚乳酸、熱塑性聚氨酯以及各種助劑； c:將稱好的原材料投入到高速混合器中干混3~5分鐘；
d:將步驟c中混合好的原料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，混合均勻， 熔融擠出，造粒，干燥；加工工藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度160-185 。C， 二區(qū)溫度175~200°C,三區(qū)溫度175 200°C，四區(qū)溫度175~200 °C,機頭溫度 175 195°C;停留時間2 3分鐘，壓力為10 20Mpa。
以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 1:本發(fā)明采用熱塑性聚氨酯增韌聚乳酸，顯著改善了 PLA的柔韌性和成 型加工性能，所制得的增韌聚乳酸復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗沖擊性能和斷裂伸長率。
2:本發(fā)明提出的一種增韌改性聚乳酸的制備工藝簡單，在常規(guī)的熔融擠 出機上即可實施，不必借助特殊設(shè)備，操作過程簡便易行。
具體實施例方式
采用熱塑性聚氨酯增韌聚乳酸，顯著改善了聚乳酸的柔韌性和成型加工性 能，所制得的增韌聚乳酸復(fù)合材料具有優(yōu)異的斷裂伸長率和抗沖擊性能，該聚 乳酸復(fù)合材料適用于包裝領(lǐng)域。
本發(fā)明提供一種增韌聚乳酸復(fù)合材料，其組成按重量配比為(％):聚乳 酸72~98%;增韌劑1~25%;抗氧劑0.4~0.6%;潤滑劑0.1~0.5%;其它 加工助劑0.5~2%。
其中，所述聚乳酸為以L-乳酸和(或)D-乳酸為主要構(gòu)成成分的聚合物， 其重均分子量通常為1~35萬，其熔點為120。C以上；所述增韌劑為聚酯型或 聚醚型熱塑性聚氨酯，其邵氏硬度在64A 70D;所述抗氧劑為酚類、亞磷酸 酯類、含>5危酯類中的一種或多種的混合物，其中適用于本體系的酚類抗氧劑有 2, 4, 6-BHT、 E-330、 2246、 1010,亞磷酸酯類有TNP、 168，含石克酯類為 DLTP、 DSTP;所述其它加工助劑包括熱穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑等；潤滑劑為 脂肪酸酰胺、脂肪酸類復(fù)合物中的一種或多種的混合物。
在本發(fā)明中，先將聚乳酸于45。C真空干燥箱干燥4 8小時，熱塑性聚氨 酯于80 。C烘箱下干燥3 4小時；再按重量配比稱取干燥好的聚乳酸、熱塑 性聚氨酯以及各種助劑；并將稱好的原材料投入到高速混合器中干混3-5分鐘； 然后將混合好的原料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，混合均勻，熔融擠出， 造粒，干燥。加工工藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度160-185 。C, 二區(qū)溫度 175~200 。C,三區(qū)溫度175 200 。C,四區(qū)溫度175-200 。C,機頭溫度175-195 。C; 停留時間2 3分鐘，壓力為10 20Mpa,主機轉(zhuǎn)速為350-400轉(zhuǎn)/分鐘，產(chǎn)量約 20kg/小時。
為了便于對本發(fā)明進一步理解，現(xiàn)結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描
述
在下列實施例的復(fù)合材料配方中，熱塑性聚氨酯為巴斯夫的聚酯型熱塑性 聚氨酯，TPU Elastollan C85A?？寡鮿樗腫3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸]季戊四醇酯，亞磷酸三(2, 4-二叔丁基苯酯)，選用Ciba公司生產(chǎn)，商品牌號分別為Irganox1010，和Irganox168。潤滑劑選用石更脂酸季戊四醇酸酯 (PETS )。
實施例1:
將聚乳酸重量比為97.9°/。(以下均為重量比)，TPUElastollanC85Al%, 1010/168 0.2/0.3%， PETS 0.1%,其它助劑0.5%。將混合好的物料加入到雙螺 桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū) 溫度設(shè)置分別為 一區(qū)溫度170。C, 二區(qū)溫度180。C,三區(qū)溫度190。C,四區(qū) 溫度190 。C，機頭溫度185 。C;停留時間2~3分鐘，壓力為13 Mpa。
實施例2:
將聚乳酸重量比為93.9% (以下均為重量比)，TPUElastollanC85A50/0, 1010/168 0.2/0.2%， PETS 0.1%,其它助劑0.6%。將混合好的物料加入到雙螺 桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū) 溫度設(shè)置分別為 一區(qū)溫度170。C， 二區(qū)溫度180。C，三區(qū)溫度190。C，四區(qū) 溫度190。C，機頭溫度185。C;停留時間2 3分鐘，壓力為13Mpa。
實施例3:
將聚乳酸重量比為88.9% (以下均為重量比)，TPUElastollanC85A10%, 1010/168 0.3/0.2%, PETS 0.1%,其它助劑0.5%。將混合好的物料加入到雙螺 桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū) 溫度設(shè)置分別為 一區(qū)溫度170。C， 二區(qū)溫度180。C，三區(qū)溫度190。C,四區(qū) 溫度190。C，機頭溫度185。C;停留時間2 3分鐘，壓力為13Mpa。
實施例4:
將聚乳酸重量比為83.4% (以下均為重量比)，TPUElastollanC85A15%， 1010/168 0.1/0.3%, PETS 0.2°/。，其它助劑1.0%。將混合好的物料加入到雙螺 桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū) 溫度設(shè)置分別為 一區(qū)溫度170。C， 二區(qū)溫度180。C，三區(qū)溫度190。C,四區(qū) 溫度190。C,機頭溫度185。C;停留時間2 3分鐘，壓力為13Mpa。實施例5:
將聚乳酸重量比為78.0% (以下均為重量比)，TPUElastollanC85A20%, 1010/168 0.2/0.2%， PETS 0.2%,其它助劑1.4%。將混合好的物料加入到雙螺 桿擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū) 溫度設(shè)置分別為 一區(qū)溫度170。C， 二區(qū)溫度180。C，三區(qū)溫度190。C,四區(qū) 溫度190。C,機頭溫度185。C;停留時間2 3分鐘，壓力為13Mpa。
實施例6:
將聚乳酸重量比為72.4% (以下均為重量比)，TPUElastollanC85A250/0， 1010/168 0.3/0.2%, PETS 0.1°/。，其它助劑2%。將混合好的物料加入到雙螺桿 擠出機的料斗中，經(jīng)熔融共混，擠出造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫 度設(shè)置分別為 一區(qū)溫度170。C， 二區(qū)溫度180。C，三區(qū)溫度190。C,四區(qū)溫 度190。C，機頭溫度185。C;停留時間2 3分鐘，壓力為13Mpa。
性能測試
拉伸強度按ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm): (176±2 )(長)x (12.6±0.2 )(端部寬度)x ( 3.05±0.2 )(厚度)，拉伸速度為 50 mm/min;
懸臂梁缺口沖擊強度按ASTMD-256標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。試樣類型為I型，試 樣尺寸(腿)(63±2) x (12.45±0.2) x(3.1士0.2);缺口類型為A類，缺口剩 余厚度為1.9 mm;
熔融指數(shù)按ASTMD-1238進行測試，測試溫度為200°C,負(fù)荷為IO公斤， 預(yù)熱時間為5min。
施例1~6配方及材料性能見表1:表1
組成實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6
PLA (%)97.993.988.983.478.072.4
TPU C85A (%)110152025
PETS(%)0.10.10.10.20.20.1
1010(%)0.20.20.30.10.20.3
168(%)0.30,20.20.30.20.2
其它助劑(％)0.50.60.51.01.42.0
缺口沖擊強度 (J/m)56.469.8117.6228.5295.1342.9
拉伸強度(MPa)52.346.639.835.230.328.1
斷裂伸長率(％)540130240310350
由上表可以看出，應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的實施例樣條的斷裂伸長率和缺口 沖擊強度明顯增加，表明熱塑性聚氨酯與聚乳酸共混后顯著地改善了聚乳酸復(fù) 合材料的柔韌性和抗沖擊性能。
以上對本發(fā)明所提供的一種增韌改性聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法進行
以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于 本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均 會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
9
權(quán)利要求
1、一種增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于，其組成按重量配比為聚乳酸72～98％；增韌劑1～25％；抗氧劑0.4～0.6％；潤滑劑0.1～0.5％；其它加工助劑 0.5～2％。
2、 如權(quán)利要求1所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述聚乳酸 為聚乳酸為L-乳酸和/或D-乳酸構(gòu)成聚合物，其重均分子量為1-35萬，其熔點 為120 。C以上。
3、 如權(quán)利要求1所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述增韌劑 為聚酯型或聚醚型熱塑性聚氨酯，其邵氏硬度在64A 70D。
4、 如權(quán)利要求1所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述抗氧劑 為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類中的一種或多種的混合物，其中酚類抗氧劑有 2, 4, 6-BHT、 E-330、 2246、 1010;亞磷酸酯類有TNP、 168;含硫酯類為 DLTP、 DSTP。
5、 如權(quán)利要求1所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述其它加 工助劑包括熱穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑。
6、 如權(quán)利要求1所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于所述潤滑劑 為脂肪酸酰胺、脂肪酸類復(fù)合物中的一種或多種的混合物。
7、 一種如權(quán)利要求1所述的增韌改性聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，包括步驟a:先將聚乳酸于45 。C真空干燥箱干燥4 8小時，熱塑性聚氨酯于80 ° C烘箱下干燥3 4小時；b:按重量配比稱取干燥好的聚乳酸、熱塑性聚氨酯以及各種助劑； c:將稱好的原材料投入到高速混合器中干混3~5分鐘；d:將步驟c中混合好的原料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，混合均勻， 熔融擠出，造粒，干燥；加工工藝如下雙螺桿擠出機一區(qū)溫度160~185°C,二區(qū)溫度175~200 °C,三區(qū)溫度175-200 。C ，四區(qū)溫度175-200 。C ，機頭溫度 175 195°C;停留時間2 3分鐘，壓力為10 20Mpa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增韌聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，改復(fù)合材料組成按重量配比為(％)聚乳酸72～98％；增韌劑1～25％；抗氧劑0.4～0.6％；潤滑劑0.1～0.5％；其它加工助劑0.5～2％。本發(fā)明采用熱塑性聚氨酯為增韌劑，顯著地改善了PLA的柔韌性和成型加工性能，很大程度地提高聚乳酸抗沖擊性能和斷裂伸長率。
文檔編號C08K5/134GK101508831SQ200810241319
公開日2009年8月19日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者東 徐, 謝建達(dá), 永 賀 申請人:深圳市科聚新材料有限公司