CN101314666A - 聚乳酸共混物及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乳酸共混物及其用途。该共混物主要由聚乳酸、纳米二氧化硅、酰胺类化合物组成。该共混物在保持聚乳酸透明性的同时，与聚乳酸相比，具有更高的熔融结晶和更低的冷结晶温度。

Description

聚乳酸共混物及其用途
技术领域
本发明涉及高分子领域，具体的说涉及一种快速结晶透明聚乳酸共混物及其用途。
背景技术
近年来，作为食品、饮料用容器、托盘等以及商品外包装盒材料的聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙等的消耗量逐年增加。与此相伴随的是，使用后废弃物的量也在不断的增加。由于这些废弃物的焚烧以及掩埋，带来了各种各样的环境问题。为了解决这些问题，近年来，能够进行生物分解的聚合物正在不断地被使用。其中，聚乳酸由于具有相对较高的熔点及其相对较高的机械性能，在工业上被广泛的应用。
但是聚乳酸本身结晶速度较慢，需要通过添加成核剂来提高结晶速度。添加一般的成核剂如滑石粉、碳酸钙等，虽然可以提高聚乳酸的结晶速度，但是会导致透明性的显著下降。
在日本专利H05-504471中提出在聚乳酸混合滑石粉后注射成型，成型品具有较高的耐热温度，但是添加少量的滑石粉也会大大影响聚乳酸的透明性。且在日本专利H08-193165中将滑石粉等作为成核剂添加到聚乳酸中，当注射成型时，实际的结晶速度较慢，且产品较脆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与基体聚乳酸相比，具有更高的熔融结晶速度的聚乳酸共混物及其用途。
本发明的另一目的在于提供一种该聚乳酸共混物制得的成型制品。
本发明还有一个目的在于通过向上述共混物中进一步添加乙撑双烷基酰胺来同时提高聚乳酸的冷结晶速度和熔融结晶速度。
本发明的目的可以通过以下的手段得到：
一种聚乳酸共混物，其特征在于：主要由下列重量份的组分组成：
聚乳酸          100份
纳米二氧化硅    0.5～5份
酰胺类化合物    0.1～10份。
上述聚乳酸是结晶性聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物或者是它们之间的混合物。聚乳酸的熔点为120～185℃，重均分子量为2万～80万。
上述纳米二氧化硅的粒径为10～300nm。
上述酰胺类化合物选自乙撑双烷基酰胺、饱和脂肪酸单酰胺、不饱和脂肪酸单酰胺或氨基酸酰胺中的一种或几种，优选自月桂酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酸酰胺、乙撑双月桂酰胺、乙撑双硬脂酰胺、乙撑双油酸酰胺、赖氨酸月桂酰胺、赖氨酸硬脂酰胺、谷氨酸月桂酰胺、谷氨酸硬脂酸酰胺、亮氨酸氨酸月桂酰胺、亮氨酸硬脂酰胺中的一种或几种。
上述聚乳酸共混物的共混方法可以是熔融共混、机械共混等或它们的组合。可以通过高速混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机等机械而实现。
一种聚乳酸共混物在制备成型制品中的应用。
本发明的目的具体可以通过以下措施来达到：
通过每100重量份聚乳酸与下述(A)和(B)通过共混而形成共混物：(A)0.5～5重量份纳米二氧化硅，(B)0.1～10重量份酰胺类化合物。通过被添加的(A)提高聚乳酸的熔融结晶温度(Tmc)，通过被添加的(B)酰胺类化合物来降低聚乳酸的冷结晶温度(Tcc)、从而提高聚乳酸的结晶速度。
作为本发明中的聚乳酸共混物中的聚乳酸，其熔点为120～185℃，重均分子量为2万～80万，以L-乳酸或D-乳酸作为主成分，可以是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物与聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立构复合物(stereocomplex)、聚乳酸立构复合物与聚乳酸均聚物和/或聚乳酸共聚物的共混物。L-乳酸单元和D-乳酸单元的构成摩尔比在100/0～0/100的范围内选择。但为了保证聚乳酸的结晶性，优选L-乳酸单元和D-乳酸单元中的任何一种的含量在90mol％以上。
上述纳米二氧化硅的粒径在10～300nm。优选30-100nm。粒径太小，表观密度过小，容易团聚，不容易进行加料。粒径太大，会严重影响材料的透明性。
本发明产品与基体聚乳酸相比，由于添加了纳米二氧化硅，从而具有更高的熔融结晶温度，由于添加了酰胺类化合物，从而具有更低的冷结晶速度，并且在提高结晶性的同时保证了制品的透明性。
具体实施方式：
透明性：
使用雾度来表征成型品的透明性。成型品热处理前后的雾度通过SugaHZ-1型雾度计测定。
热特性：
使用TA公司的DSC Q100，测定结晶温度。把压制好的薄膜用刀片切下大约10mg，制备样盘。氮气流量为50ml/min，在室温下达到平衡，升温速率为20℃/min，升温到200℃，读出放热峰作为冷结晶温度(Tcc)，吸热峰作为熔点(Tm)，在200℃恒温3分钟消除热历史，冷却速率为1℃/min，降温到室温，读出吸热峰作为熔融结晶温度(Tmc)，在室温下恒温2分钟，再次以20℃/min升温，读出玻璃转化温度(Tg)。
实施例1：
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与粒径为20-40nm的纳米二氧化硅(Hn200g，淄博海纳高科材料有限公司)、乙撑双硬脂酸酰胺按100∶1∶0.5(重量份)混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，测试热处理前薄膜的冷结晶温度(Tcc)为89.35℃，熔融结晶温度(Tmc)为123.20℃，雾度为8.8％
实施例2：
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与粒径为20-40nm的纳米二氧化硅(Hn200g，淄博海纳高科材料有限公司)、乙撑双月桂酸酰胺按100∶1∶1(重量份)混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，测试热处理前薄膜的冷结晶温度(Tcc)为91.8℃，熔融结晶温度(Tmc)为119.1℃，雾度为3.8％。
实施例3：
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与粒径为20-40nm的纳米二氧化硅(Hn200g，淄博海纳高科材料有限公司)、乙撑双硬脂酸酰胺按100∶3∶10(重量份)混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，测试热处理前薄膜的冷结晶温度(Tcc)为92.16℃，熔融结晶温度(Tmc)为121.30℃，雾度为44.8％。
比较例1：
将聚乳酸(4032D)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。造粒好的粒料在真空烘箱中80℃下干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，测试热处理前薄膜的冷结晶温度(Tcc)为110.9℃，熔融结晶温度(Tmc)观测不到，雾度为3.0％。
比较例2：
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与普通二氧化硅(silica23，道康宁)按100∶1(重量份)混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，测试热处理前薄膜的冷结晶温度(Tcc)为108.32℃，熔融结晶温度(Tmc)为130.88℃，雾度为20.9％。
比较例3
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与滑石粉按100∶0.5(重量份)混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，测试热处理前薄膜的冷结晶温度(Tcc)为107.77℃，熔融结晶温度(Tmc)为123.42℃，雾度为30.9％。

Claims (6)

1、一种聚乳酸共混物，其特征在于：主要由下列重量份的组分组成：
聚乳酸            100份
纳米二氧化硅      0.5～5份
酰胺类化合物      0.1～10份。
2、根据权利要求1所述的聚乳酸共混物，其特征在于：聚乳酸是结晶性聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物或者是它们之间的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的聚乳酸共混物，其特征在于：聚乳酸的熔点为120～185℃，重均分子量为2万～80万。
4、根据权利要求1所述的聚乳酸共混物，其特征在于：纳米二氧化硅的粒径为10～300nm。
5、根据权利要求1所述的聚乳酸共混物，其特征在于：所述的酰胺类化合物选自乙撑双烷基酰胺、饱和脂肪酸单酰胺、不饱和脂肪酸单酰胺、氨基酸酰胺中的一种或几种。
6、一种权利要求1所述的聚乳酸共混物在制备成型制品中的应用。
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