CN101781448A - 一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法 - Google Patents

一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法 Download PDF

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余木火
史凡
方伟宇
徐晓倩
张婧
彭雨晴
袁佳
吴江红
肖飞
尹黎
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Abstract

本发明涉及一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，包括：将聚乳酸、淀粉与增容剂按质量比90∶10∶10～60∶40∶10通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为140～190℃，形成聚乳酸与淀粉的共混颗粒；将上述共混颗粒、纳米粘土颗粒和热塑性弹性增韧剂按质量比65～94.5∶0.5～5∶5～30，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170～230℃，形成生物降解的增强型聚乳酸/淀粉共混体系；将共混物切片干燥后经注塑机成型成注塑制品或经挤出机成型挤出片材制品。本发明的制备方法操作简单，成本低，适合大规模生产，在大幅度提高了聚乳酸和淀粉的相容性的同时，也增强了其力学性能和热性能，并保持了生物可降解性。

Description

一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法
技术领域
本发明属高分子材料共混改性领域，特别是涉及一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种来源广泛，且可生物降解的高分子材料，目前聚乳酸越来越广泛地应用于生物医学工程，但是在通用塑料领域的应用还是很少。
从国内外PLA生产和研究的现状可以看出，阻碍PLA产业发展的主要问题是合成路线冗长，导致产品价格偏高，使其制品难以在包装、农业、纺织等领域得到大量推广。现有技术通过加入淀粉作为填料来降低PLA制品生产成本。但是由于聚乳酸/淀粉共混物力学性能(尤其是韧性)和热性能低下，难以得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，该方法操作简单，成本低，适合大规模生产，在大幅度提高了聚乳酸和淀粉的相容性的同时，也增强了其力学性能和热性能，并保持了生物可降解性。
本发明的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，包括：
(1)将聚乳酸、淀粉与增容剂按质量比90∶10∶10～60∶40∶10通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为140～190℃，形成聚乳酸与淀粉的共混颗粒；
(2)将上述共混颗粒、纳米粘土颗粒和热塑性弹性增韧剂按质量比65～94.5∶0.5～5∶5～30，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170～230℃，形成生物降解的增强型聚乳酸/淀粉共混体系；
(3)将共混物切片干燥后经注塑机成型成注塑制品或经挤出机成型挤出片材制品。
所述步骤(1)中的聚乳酸、淀粉与增容剂共混比例为50∶50∶10。
所述步骤(1)中的聚乳酸的数均分子量为7～30万，淀粉为热塑型玉米淀粉(市售)。
所述步骤(1)中的增容剂为聚酯多元醇或聚醚多元醇。
所述步骤(2)中的热塑性弹性增韧剂为液态橡胶或热塑性弹性体。
所述步骤(2)中的纳米粘土颗粒为纳米蒙托土颗粒、纳米金属氧化物或碳纳米管。
所述步骤(2)中的共混颗粒、纳米粘土颗粒和热塑性弹性增韧剂的质量比为85∶5∶10。
有益效果
(1)本发明通过加入若干种与聚乳酸/淀粉相容性良好的增韧剂或纳米颗粒使，可以聚乳酸/淀粉共混物的力学和热性能显著提高，相比现有纯聚乳酸聚合物，大幅度降低了其原料成本；
(2)相比现有不可降解的PP，PE材料，此发明在成本相当，性能接近的前提下，拥有良好的生物降解性能。
(3)相比现有聚乳酸/淀粉共混物，在原料成本基本不变的情况下，大幅度提高了其力学性能和热性能。
附图说明
图1是聚乳酸/淀粉(50/50)共混物的SEM淬断断面图；
图2是聚乳酸/淀粉(50/50)共混物的注塑样品图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将聚乳酸、热塑性玉米淀粉和增容剂(聚醚多元醇)按质量比50∶50∶10通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170-200℃，形成聚乳酸与淀粉的共混体系；
(2)将上述共混颗粒85g，纳米蒙托土颗粒5g，热塑性弹性体10g混合均匀，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170～200℃，形成可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混体系；
(3)将上述颗粒通过注塑机注塑成标准样条(常规工艺)。
使用冲击强度仪和万能试验机测试其力学性能。对比结果如下：
抗张强度   PLA59.3MPa   PP22.73MPa   PLA、淀粉共混物19MPa
  弹性模量   1.44GPa   0.62GPa   0.9GPa
  断裂伸长   3.8％   10.1％   11-23％
  弯曲强度   81.05MPa   28.28MPa   29.2MPa
  弹性模量   2.28GPa   0.79GPa   1.1GPa
  冲击强度   10J/M   40J/M   18J/M
  颜色   半透明至白色   半透明至白色   白色微黄
从上面的对比表格可以看出，共混物的抗张强度相比PLA和PP比较低，弹性模量低于PLA但比PP高，弯曲模量比PLA低但与PP接近。同时断裂伸长率相比PLA和PP有了很大提高。冲击强度比PLA高。
从图1可以看到，添加有增容剂的共混物中淀粉分散性好，颗粒尺寸小。
从图2可以看到，最终制得的共混物注塑产品外观良好，具有应用价值。
实施例2
(1)将聚乳酸、热塑性玉米淀粉和增容剂(聚酯多元醇)按质量比60∶40∶10共混，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170-200℃，形成聚乳酸与淀粉的共混体系；
(2)将上述共混颗粒90g，纳米金属氧化物1g，热塑性弹性体9g混合均匀，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170～200℃，形成可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混体系；
(3)采用常规工艺，将上述颗粒干燥后经注塑机成型成注塑制品。
实施例3
(1)将聚乳酸、热塑性玉米淀粉和增容剂(聚醚多元醇)按质量比90∶10∶10共混，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170-200℃，形成聚乳酸与淀粉的共混体系；
(2)将上述颗粒65g，碳纳米管5g，热塑性弹性体30g混合均匀，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170～200℃，形成可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混体系；
(3)采用常规工艺，将上述颗粒干燥后经挤出机加工成片状、管状或薄膜的塑料制品。

Claims (7)

1.一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，包括：
(1)将聚乳酸、淀粉与增容剂按质量比90∶10∶10～60∶40∶10通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为140～190℃，形成聚乳酸与淀粉的共混颗粒；
(2)将上述共混颗粒、纳米粘土颗粒和热塑性弹性增韧剂按质量比65～94.5∶0.5～5∶5～30，通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为170～230℃，形成生物降解的增强型聚乳酸/淀粉共混体系；
(3)将共混物切片干燥后经注塑机成型成注塑制品或经挤出机成型挤出片材制品。
2.根据权利要求1所述的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚乳酸的数均分子量为7～30万，淀粉为热塑型玉米淀粉。
3.根据权利要求1所述的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的增容剂为聚酯多元醇或聚醚多元醇。
4.根据权利要求1所述的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚乳酸、淀粉与增容剂的质量比为50∶50∶10。
5.根据权利要求1所述的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的热塑性弹性增韧剂为液态橡胶或热塑性弹性体。
6.根据权利要求1所述的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的纳米粘土颗粒为纳米蒙托土颗粒、纳米金属氧化物或碳纳米管。
7.根据权利要求1所述的一种可完全降解的增强型聚乳酸/淀粉共混物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的共混颗粒、纳米粘土颗粒和热塑性弹性增韧剂的质量比为85∶5∶10。
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PB01 Publication
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