專利名稱：一種pha/pla共混合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種可完全生物降解的PHA/PLA共混合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)塑料行業(yè)消耗大量的石油能源以及帶來(lái)的“白色污染”已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注，從上個(gè)世紀(jì)60、70年代以來(lái)，人們開始了對(duì)生物降解塑料的研究和開發(fā)，目前已經(jīng)有多種生物降解材料(Biodegradable material)問(wèn)世，生物降解材料生物降解后，成為水和二氧化碳，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。目前對(duì)生物降解塑料研究較多的集中聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)等方面。聚羥基烷酸酯(PHA)是一類由微生物合成的高分子聚酯，其分子量一般在幾萬(wàn)到幾百萬(wàn)之間，廣泛存在于自然界的多種微生物體內(nèi)。PHA的分子結(jié)構(gòu)多樣性強(qiáng)，因此其性能也具有很強(qiáng)的可變性和可控性，目前已發(fā)現(xiàn)的聚合物組成單體超過(guò)150種，各種單體的不同結(jié)構(gòu)將為生物聚酯材料帶來(lái)許多功能以及應(yīng)用，并且新的單體將被不斷地發(fā)現(xiàn)出來(lái)。它的某些物理性質(zhì)與傳統(tǒng)的石油基塑料聚丙烯類似，由可再生的能源合成，并且可以完全生物降解。其中，以3-羥基丁酸為單體組成的聚3-羥基丁酸酯(PHB)是PHA中最為常見的一種，是一種結(jié)晶型的聚合物，因其物理性質(zhì)較脆，而不適用于工業(yè)化應(yīng)用。而PHB的一些共聚物的物性可由原來(lái)的硬脆變?yōu)檐涰g，如聚-3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯共聚物 (P3HB4HB)，由于引入直鏈酯族柔性單體4-羥基丁酸GHB)，韌性提高、延展性大幅度提高， 可接近橡膠的性質(zhì)。隨著柔性單元的增加，共聚物由結(jié)晶性的硬塑料向富有彈性的橡膠態(tài)過(guò)渡，且兼具良好的熱穩(wěn)定性，可加工成透明的薄膜和強(qiáng)度很高的纖維。據(jù)研究表明，PHA共聚物中可以通過(guò)改變聚合物中柔性分子的含量來(lái)改變聚合物的物理機(jī)械性能，以獲得具有不同剛性、結(jié)晶性、熔點(diǎn)和玻璃花溫度適用于不同用途的材料。聚乳酸(PLA)是由人工半合成的熱塑性脂肪族聚酯，并且合成它的單體乳酸是由可再生的玉米、谷物等發(fā)酵而來(lái)的，也被稱為是“玉米塑料”。PLA結(jié)晶度大、透明度極好，有良好的抗溶劑性、防潮性、耐油脂、透氣性，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，另外具有優(yōu)良的生物相容性，無(wú)毒、可生物降解，降解產(chǎn)物不會(huì)在重要器官聚集，因此用途十分廣泛，但是聚乳酸是一種典型的線性聚合物，其熔體彈性差，使得其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還存在一些困難。聚乳酸易吸水，水含量對(duì)其加工性能的影響顯著。而且純的聚乳酸很脆，較低斷裂伸長(zhǎng)率(僅僅6%)和較高的模組阻礙了其在很多方面的應(yīng)用，如果要加工成塑料薄膜這類用途最為廣泛的一次性包裝材料就只能通過(guò)雙向拉伸的方法進(jìn)行成型，而要使用常規(guī)的吹塑的方法必須添加合適的增塑系統(tǒng)，而且添加增塑體系不能影響可生物降解性能，由于脆性太大，PLA也很難在普通注塑機(jī)上注塑出質(zhì)量良好形狀復(fù)雜的制品。總的說(shuō)來(lái)，PLA可以降解，但是加工性能較差，很難通過(guò)常規(guī)的加工方法在常規(guī)聚合物加工設(shè)備上加工出復(fù)合使用要求的產(chǎn)品。為了擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，目前大多數(shù)通過(guò)改性的方法來(lái)提高其加工性能，主要包括(1)共聚改性，與其他親水物質(zhì)共聚，工業(yè)復(fù)雜；(2) 共混改性，與其他可生物降解材料共混，工業(yè)簡(jiǎn)單易操作；C3)復(fù)合改性，以PLA為基體與其他材料復(fù)合改善PLA的脆性，可以成型較復(fù)雜的形狀，但是大多不能通過(guò)傳統(tǒng)的塑料加工機(jī)械成型，應(yīng)用范圍受限制。目前公開了一些PHA和PLA共混材料，但上述公開的技術(shù)制造的共混物雖然有一定的韌性，但是其剛性不足，主要只能在塑料包裝材料如薄膜上使用，在諸如注塑制品如化妝品瓶、保鮮盒、顯示器外殼等以及對(duì)剛性要求很高的建筑工程用板材上的使用有很大的局限性，其性能也不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種可完全生物降解、綜合性能良好的共混
I=I 巫 O本發(fā)明同時(shí)還公開了制備上述共混合金的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種PHA/PLA共混合金，在所述共混合金中還添加了填料，所述PHA份數(shù)為60-80份，所述PLA為10-40份，所述填料為10-25份。由于對(duì)PHA、PLA 以及填料的含量進(jìn)行了限定，可以充分發(fā)揮PHA和PLA各自的性能優(yōu)勢(shì)，制備的共混合金韌性和剛性兼?zhèn)洹岱€(wěn)定性和流動(dòng)性能優(yōu)異。所述填料為滑石粉、碳酸鈣、石灰、石膏、蒙脫土、高嶺土、水鎂石、木粉、秸稈、膨潤(rùn)土、粉煤灰、貝殼粉、甲殼粉中一種或多種混合物。所述填料目數(shù)為1250目-5000目，填料目數(shù)超過(guò)5000目，其填料的無(wú)機(jī)粒子容易團(tuán)聚在一起，不易在基體材料中分散，影響材料性能，填料目數(shù)低于1250目，不能充分發(fā)揮填料的功能。在1250目-5000目數(shù)范圍內(nèi)，填料可以在基體材料中均勻分散，使PHA和PLA 共混合金的綜合性能達(dá)到最佳效果。所述填料通過(guò)偶聯(lián)劑處理。所述偶聯(lián)劑添加量為填料用量的0. 5-2. 5%。，本發(fā)明中，使用偶聯(lián)劑使得無(wú)機(jī)填料表面浸潤(rùn)，有利于填料在基體材料中的分散，充分發(fā)揮填料的功能，但如果偶聯(lián)劑添加量小于0. 5%，偶聯(lián)劑不能充分使填料表面浸潤(rùn)，如果偶聯(lián)劑添加量大于2. 5%，那么剩余的偶聯(lián)劑就會(huì)充當(dāng)了增塑劑，使材料的力學(xué)性能下降。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑。本發(fā)明還公開了上述PHA/PLA共混合金的制備方法，包括如下步驟(1)將填料通過(guò)偶聯(lián)劑進(jìn)行處理；(2)將PHA、PLA和步驟(1)中處理后的填料經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混，擠出造粒。在本發(fā)明中，由于對(duì)PHA和PLA以及填料的含量進(jìn)行了特別的限定，得到的共混合金不但具有較好綜合性能，其韌性和剛性兼?zhèn)?，耐熱性能?yōu)異，且具備良好的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性能。同時(shí)，利用本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單高效，可批量生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面將通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的高剛性PHA/PLA共混合金及其制備方法。實(shí)施例1 將1250目滑石粉通過(guò)1 %硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，再將70份P3HB4HB (4HB摩爾含量為12% )、30份PLA和15份滑石粉經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混，擠出造粒。實(shí)施例2 將3000目碳酸鈣通過(guò)1.5%硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，再將75份PHBV (HV摩爾含量為 15% )、25份PLA和20份碳酸鈣經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混，擠出造粒。實(shí)施例3 將5000目蒙脫土通過(guò)2 %硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，再將60份P3HB4HB (4HB摩爾含量為12% )、40份PLA和20份蒙脫土經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混，擠出造粒。實(shí)施例4 將3500目滑石粉通過(guò)1 %硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行處理，再將80份P3HB4HB (4HB摩爾含量為15% )、20份PLA和20份滑石粉經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混，擠出造粒。表 權(quán)利要求
1.一種PHA/PLA共混合金，在所述共混合金中還添加了填料，其特征在于所述PHA份數(shù)為60-80份，所述PLA為10-40份，所述填料為10-25份。
2.如權(quán)利要求1所述的PHA/PLA共混合金，其特征在于所述填料為滑石粉、碳酸鈣、 石灰、石膏、蒙脫土、高嶺土、水鎂石、木粉、秸稈、膨潤(rùn)土、粉煤灰、貝殼粉、甲殼粉中一種或多種混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的PHA/PLA共混合金，其特征在于所述填料目數(shù)為1250目-5000目。
4.如權(quán)利要求1所述的PHA/PLA共混合金，其特征在于所述填料通過(guò)偶聯(lián)劑處理。
5.如權(quán)利要求4所述的PHA/PLA共混合金，其特征在于所述偶聯(lián)劑添加量為填料用量的 0. 5-2. 5%。
6.如權(quán)利要求4所述的PHA/PLA共混合金，其特征在于所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑。
7.如權(quán)利要求1所述的PHA/PLA共混合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將填料通過(guò)偶聯(lián)劑進(jìn)行處理；(2)將PHA、PLA和步驟(1)中處理后的填料經(jīng)高速混合機(jī)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)上熔融共混，擠出造粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PHA/PLA共混合金，在所述共混合金中還添加了填料，其特征在于所述PHA份數(shù)為60-80份，所述PLA為10-40份，所述填料為10-25份。本發(fā)明公開的共混合金金韌性和剛性兼?zhèn)?，且具備良好的熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性能。
文檔編號(hào)C08K3/26GK102408689SQ20111025135
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者藍(lán)小平, 譚觀岳, 鐘路華 申請(qǐng)人:山東省意可曼科技有限公司