一種增韌聚乳酸及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增韌聚乳酸及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸（PLA)是一種可生物降解的合成高分子聚合物，具有良好的生物相容性和 安全性，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，在體內(nèi)及自然環(huán)境中能夠逐步降解，最終分解為二氧化碳和水。 因此，聚乳酸工業(yè)前景好看，可以替代傳統(tǒng)材料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、藥學(xué)、農(nóng)業(yè)、包裝、服裝等 領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種聚乳酸增韌改性的方法。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)解決方案是：聚乳酸增韌的改性方法，將聚乳酸與增韌 改性劑按比例混合并干燥，使干燥后的混合物的含水率低于40ppm，然后采用熔融擠出的方 法將其模塑成制品，其特征在于：所述增韌改性劑是熔點(diǎn)在100~200之間的共聚酯，共聚 酯的用量占聚乳酸用量的1~20Wt%，熔融擠出的加工溫度為180~240°C。
[0005] 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的更詳細(xì)的記住方案是：上述的聚乳酸增韌改性的方 法，氣質(zhì)能夠所述共聚酯是，在對(duì)苯二甲酸和乙二醇這兩種單體進(jìn)行酯化和縮聚反應(yīng)過(guò)程 中、添加第三單體所生成的特性粘度為0. 55~0. 75的共聚酯。
[0006] 更進(jìn)一步地，上述的聚乳酸增韌改性的方法，其中，所述第三單體是：間苯二甲酸、 己二酸、丁二酸、癸二酸、己二胺數(shù)均分子量為200~4000的聚乙二醇，這幾種物質(zhì)中的一 種或幾種；尤其是選用：間苯二甲酸、己二胺、丁二酸數(shù)均分子量為200~4000的聚乙二 醇。這三種物質(zhì)中的一種或幾種。
[0007] 更進(jìn)一步地，上述的聚乳酸增韌改性的方法，其中，所述共聚酯的熔點(diǎn)優(yōu)選范圍是 125 ~175?。
[0008] 再進(jìn)一步地，上述的聚乳酸增韌改性的方法，其中，所述聚乳酸與共聚酯混合后的 干燥過(guò)程是在90~110°C溫度下干燥4小時(shí)以下。
[0009] 這樣，本發(fā)明通過(guò)添加共聚酯對(duì)聚乳酸進(jìn)行增韌改性，起到了現(xiàn)在技術(shù)所無(wú)法達(dá) 到的技術(shù)效果，具體表現(xiàn)在： (1) 進(jìn)過(guò)改性后的聚乳酸樹(shù)脂，其拉伸斷裂伸長(zhǎng)率由原來(lái)的1~5%提高到10~300%， 增韌效果十分顯著，可應(yīng)用于包裝用片材和薄膜的加工生產(chǎn)，其共聚酯用量低，能夠充分發(fā) 揮聚乳酸可生物降解的優(yōu)點(diǎn)； (2) 增韌過(guò)程在常規(guī)的熔融擠出機(jī)上即可實(shí)施，不必借助特殊設(shè)備，也不必添加其他助 劑，操作過(guò)程簡(jiǎn)單易行； (3) 用于增韌的共聚酯可以利用現(xiàn)有的據(jù)對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)工業(yè)裝置進(jìn)行生 產(chǎn)，第三單體可選范圍廣，對(duì)PET裝備的工藝調(diào)整非常有限，獲得的共聚酯生產(chǎn)成本低、產(chǎn) 品質(zhì)量比較穩(wěn)定。
【具體實(shí)施方式】
[0010] "共混"是聚乳酸增韌改性的常用方法，其基本過(guò)程是：將PLA樹(shù)脂與增韌改性劑 按比例混合并干燥，使干燥后的混合物的含水率低于40ppm，然后采用熔融擠出的方法將其 模塑成制品。盡管前人在這方面進(jìn)行了大量的研究，嘗試使用多種聚合物作為增韌改性劑， 但仍舊存在這樣或那樣的不足，效果不盡如意。申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用共聚酯作為增韌 劑可以起到意想不到的技術(shù)效果，能夠極大地提升PLA的韌性和可加工性能。
[0011] 適用于本發(fā)明的共聚酯是熔點(diǎn)在125~200°C之間的共聚酯。這里所稱(chēng)的"共聚 酯"泛指由二元酸、二元醇以及其他第三單體經(jīng)過(guò)共聚反應(yīng)形成的共聚物，尤其是指在對(duì) 苯二甲酸和乙二醇這兩種單體進(jìn)行酯化和縮聚反應(yīng)過(guò)程中、添加第三單體所生成的粘度為 0. 55~0. 75的共聚酯。共聚酯的熔點(diǎn)進(jìn)一步優(yōu)選125~175°C。
[0012] 采用對(duì)苯二甲酸和乙二醇這兩種聚合單體時(shí)，第三單體優(yōu)選：間苯二甲酸、己二 酸、丁二酸、癸二酸、己二胺數(shù)均分子量為200-4000的聚乙二醇，這幾種物質(zhì)中的一種或幾 種。尤其是，間苯二甲酸、己二胺、丁二酸數(shù)分子量為200~4000的聚乙二醇，這三種物質(zhì) 中的一種或幾種。
[0013] 具體實(shí)施時(shí)，先將共聚酯與PLA混和，共聚酯的用量占 PLA用量的1~20Wt% ;然 后在90~11(TC溫度下干燥4小時(shí)以上，使含水率低于40ppm ;再利用螺桿擠出機(jī)等設(shè)備， 在180~240°C溫度下熔融擠出，從而獲得增韌聚乳酸模塑產(chǎn)品。
[0014] 模塑試條拉伸性能的測(cè)定按照ASTM D638進(jìn)行，彎曲性能按照ASTM D790進(jìn)行，測(cè) 試設(shè)備型號(hào)：英國(guó)LL0YD-LR10KN ;懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度的測(cè)定按照ASTM D256進(jìn)行，檢測(cè)設(shè) 備：ATLAS-CPL·
[0015] 實(shí)施例1 :共聚酯的制備 利用PET工業(yè)裝置，在對(duì)苯二甲酸和乙二醇這兩種單體進(jìn)行酯化反應(yīng)或縮聚反應(yīng)過(guò)程 中， 以間苯二甲酸、己二胺、丁二酸數(shù)均分子量為200~4000的聚乙二醇組成的的混合物 作為改性添加劑，添加到反應(yīng)體系當(dāng)中生成1#改性共聚酯； 添加適量的丁二酸得到2#改性共聚酯； 仍以丁二酸為第三單體，該變添加量，得到3#改性共聚酯； 以間苯二甲酸、丁二酸數(shù)均分子量為200~4000的聚乙二醇組成的混合物做為改性添 加劑，添加到反應(yīng)體系中生成4#改性共聚酯。
[0016] 1#~4#改性共聚酯的特性粘度和熔點(diǎn)見(jiàn)表1. 實(shí)施例2 :空白試驗(yàn)
將2500g聚乳酸樹(shù)脂（商品名：NatureWorks PLA2002D，下同）在90~110°C下干燥6 小時(shí)，使換手率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè)其拉伸性 能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0017] 實(shí)施例3 : 1#共聚酯增韌PLA (其一） 將2475g聚乳酸樹(shù)脂與25g共聚酯（1#)通過(guò)高速攪拌器均勻混合，在90~1KTC下干 燥6小時(shí)，使其含水率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè)其 拉伸性能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0018] 實(shí)施例4 : 1#共聚酯增韌PLA (其二） 將2425g聚乳酸樹(shù)脂與75g共聚酯（1#)通過(guò)高速攪拌器均勻混合，在90~1KTC下干 燥6小時(shí)，使其含水率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè)其 拉伸性能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0019] 實(shí)施例5 : 1#共聚酯增韌PLA (其三） 將2375g聚乳酸樹(shù)脂與125g共聚酯（1#)通過(guò)高速攪拌器均勻混合，在90~11(TC下 干燥6小時(shí)，使其含水率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè) 其拉伸性能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0020] 實(shí)施例6 :2#共聚酯增韌PLA 將2425g聚乳酸樹(shù)脂與75g共聚酯（2#)通過(guò)高速攪拌器均勻混合，在90~1KTC下干 燥6小時(shí)，使其含水率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè)其 拉伸性能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0021] 實(shí)施例7 :3#共聚酯增韌PLA 將2300g聚乳酸樹(shù)脂與200g共聚酯（3#)通過(guò)高速攪拌器均勻混合，在90~11(TC下 干燥6小時(shí)，使其含水率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè) 其拉伸性能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
[0022] 實(shí)施例8 :4#共聚酯增韌PLA 將2425g聚乳酸樹(shù)脂與75g共聚酯（4#)通過(guò)高速攪拌器均勻混合，在90~1KTC下干 燥6小時(shí)，使其含水率低于40ppm，利用螺桿擠出機(jī)熔融擠出并注塑，得到測(cè)試樣條，檢測(cè)其 拉伸性能、彎曲性能和沖擊強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2
以上測(cè)試結(jié)果表明，應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例樣條的斷裂伸長(zhǎng)率明顯增加，這些共 聚酯與PLA共混之后極大地彌補(bǔ)了 PLA韌性不足的缺點(diǎn)，使其加工性能得到了較大提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 聚乳酸增韌改性的方法，將聚乳酸與增韌改性劑按比例混合并干燥，使干燥后的混 合物的汗水率低于40ppm，然后采用熔融擠出的方法將其模塑成制品，其特征在于：所述增 韌劑是熔點(diǎn)在100~200°C之間的共聚酯，其聚酯的用量占聚乳酸用量的1~20Wt%，熔融 擠出的加工溫度為180~240°C。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述共聚酯是，在對(duì)苯二 甲酸和乙二醇這兩種單體進(jìn)行酯化和縮聚反應(yīng)過(guò)程中、添加第三單體所生成的特性粘度為 0. 55~0. 75的共聚酯。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述第三單體是，間苯二甲 酸、己二酸、丁二酸、癸二酸、己二胺數(shù)均分子量為200~4000的聚乙二醇，這幾種物質(zhì)中的 一種或幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述第三單體是，間苯二甲 酸、己二胺、丁二酸數(shù)均分子量為200~4000的聚乙二醇，這三種物質(zhì)中的一種或幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述共聚酯的熔 點(diǎn)為125~175°C。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述聚乳酸與共聚酯混合 后的干燥過(guò)程是在90~110°C溫度下干燥4小時(shí)以上。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種增韌聚乳酸及其制備方法。將聚乳酸與增韌改性劑按比例混合并干燥，使含水率低于40ppm，然后采用熔融擠出的方法將其模塑成制品。其中，增韌改性劑使熔點(diǎn)在100～200℃，之間的共聚酯。尤其是采用間苯二甲酸、己二胺、丁二酸等作為第三單體對(duì)PET進(jìn)行改性而獲得的共聚酯。共混時(shí)，共聚酯的用量占聚乳酸用量的1～20Wt%，熔融擠出的加工溫度為180～240℃，所得注塑樣條的斷裂伸長(zhǎng)率提高10～300%。本發(fā)明極大的彌補(bǔ)了PLA韌性不足的缺點(diǎn)，使其加工性能得到較大提高。
【IPC分類(lèi)】C08L67/02, C08L67/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105315632
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410362495
【發(fā)明人】高超, 劉德寧, 馬俊杰
【申請(qǐng)人】四川鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年7月28日