CN102093681B - 一种增韧聚乳酸复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增韧聚乳酸复合材料及其制备方法。取56-76％的聚乳酸、8-24％的木质素和5-30％的增韧剂混合均匀；将混料用双螺杆机熔融挤出造粒得到增韧聚乳酸复合材料。本发明采用丰富廉价的可再生生物资源木质素填充生物降解材料聚乳酸以降低生产成本，并通过添加兼具增容增韧作用的弹性体接枝马来酸酐相容剂来达到增容增韧作用，使所制备的复合材料具备较好的力学性能和一定的生物降解性，还克服了聚乳酸材料脆性的弱点，并且制备工艺简单、成本低廉，宜于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种增韧聚乳酸复合材料及其制备方法。
背景技术
在化石类资源日趋紧张和环境问题日益受到公众重视的今天，天然高分子材料所具有的可再生、可生物降解、储量丰富、价廉、环保等特点极其符合可持续发展的要求，因而越来越受到世人的关注和重视。开发推广生物降解材料和高值利用生物资源，成为当代经济与社会发展的重大研究课题。
聚乳酸是一种以植物淀粉为初始原料，经发酵、缩聚而成的新型聚酯类生物材料，它无毒、无刺激，生物相容性好，可被生物分解吸收而不污染环境，并且材料强度高、塑性好，适于多种加工手段，是最有前途的可生物降解高分子材料之一，在包装、服饰、医疗卫生等领域显示出广阔的应用前景。但是聚乳酸自身结构决定其材料太脆而不耐冲击，同时其生产成本相对于通用塑料也略显高，从而导致了其在目前技术下还不能得以广泛应用。为此，国内外已进行了不少相关的研究，但这些技术在兼顾成本、材料性能和可生物降解性等的综合指标上有所不足，相比通用塑料的市场还有一定差距。
木质素是自然界中储量仅次于纤维素的第二大资源，每年以500亿吨的速度生成，并且在制浆造纸、纤维素酶解制能源等工业中也产生大量的木质素副产品。但是，对于这样一种巨大的资源，迄今，尚没有技术能将其转化和大量应用。每年，95％以上的木质素仍以“黑液”直接排入江河或浓缩后直接烧掉，资源浪费的同时还给环境造成极大污染。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种增韧聚乳酸复合材料，该复合材料的力学性能满足实际使用要求，且性价比接近通用塑料。
本发明的另一目的在于提供上述增韧聚乳酸复合材料的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种增韧聚乳酸复合材料，是由下列质量百分比的成分制备得到：
聚乳酸：56-76％
木质素：8-24％
增韧剂：5-30％；
所述聚乳酸为L-乳酸和/或D-乳酸的聚合物，重均分子量为5-35万，优选分子量在10万以上，熔点在120～180℃之间，优选熔点在140℃以上，用前在80℃的鼓风烘箱中烘干4～8h至恒重。
所述木质素为纤维素酶解木质素(CEL)、磨木木质素(MWL)或Brauns天然木质素(BNL)，用前粉碎、过55目筛，优选过100目筛，80℃充分干燥24h～48h。
所述增韧剂为弹性体接枝马来酸酐类中的HD800E、HD900V，优选接枝率在0.85以上。增韧剂在起到增强木质素和聚乳酸相容性的同时，还改善了复合材料的韧性。
上述增韧聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取56-76％的聚乳酸、8-24％的木质素和5-30％的增韧剂混合均匀；
(2)将混料加入密炼机中，混合至混料扭矩平衡，收集混料；将混料压成片材，然后将冷却后的片材切粒得到增韧聚乳酸复合材料；或者将混料用双螺杆机熔融挤出造粒得到增韧聚乳酸复合材料；
所述百分比为质量百分比。
所述聚乳酸和木质素在混合前先在80℃鼓风烘箱中充分干燥；
所述密炼机的工作温度为160-200℃，30-70rpm混合5-10分钟至混料扭矩平衡；
所述将片材切粒可以在开炼机上进行，开炼机工作温度170-200℃；
所述挤出造粒的条件为：一区120～160℃，二区140～160℃，三区160～180℃，四区170～190℃，五区180～200℃，六区180～200℃，七区175～195℃，机头165～180℃，螺杆转速为200～500rpm，压力为10～15MPa。
纤维素酶解木质素(CEL)、磨木木质素(MWL)或Brauns天然木质素(BNL)都较完整地保留了原本木质素结构，即保留着原本木质素的芳烷醚键和含有较多的脂肪和芳环羟基，这样就使得这类木质素能与含羰基结构的聚乳酸产生较强的分子间作用力，具有良好的相容性；再者，所添加增韧剂本身就具有增容作用，因此，所制得的复合材料能较好地保留聚乳酸的优良性能的同时，其韧性也得到较好改善。
该增韧聚乳酸复合材料具有一定的强度和韧性，价格较低廉，并且可生物降解，渴望取代通用的PP、PE材质，而在农业、日用、包装、医学支架材料等领域中广为应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明采用丰富廉价的可再生生物资源木质素填充生物降解材料聚乳酸以降低生产成本，并通过添加兼具增容增韧作用的弹性体接枝马来酸酐相容剂来达到增容增韧作用，使所制备的复合材料具备较好的力学性能和一定的生物降解性，还克服了聚乳酸材料脆性的弱点，并且制备工艺简单、成本低廉，宜于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
取76％(按质量百分比计，下同)聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、19％纤维素酶解木质素、5％HD800E(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例2
取72％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、18％纤维素酶解木质素、10％HD900V(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例3
取64％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、16％纤维素酶解木质素、20％HD800E(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例4
取56％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、14％纤维素酶解木质素、30％HD800E(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例5
取72％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、8％纤维素酶解木质素、20％HD800E(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例6
取56％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、24％纤维素酶解木质素、20％HD800E(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例7
取72％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、8％纤维素酶解木质素、20％HD900V(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例8
取64％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、16％纤维素酶解木质素、20％HD900V(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
实施例9
取56％聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)、24％纤维素酶解木质素、20％HD900V(南京华都科技实业有限公司)混合均匀，将混料加入到双螺杆机中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。
螺杆各区设定温度及加工条件为：1～7区温度分别是160℃，165℃，170℃，175℃，180℃，180℃，160℃，机头温度是165℃，停留3～5分钟，压力为12MPa，喂料速度为398rpm。
对比例1
将聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)(80wt％)和纤维素酶解木质素(20wt％)两组分加入到双螺杆机中，经上述实施例同样的熔融加工和挤出造粒过程做成材料。
对比例2
将聚乳酸(重均分子量16万，熔点150℃)单一组分加入到双螺杆机中，经上述实施例同样的熔融加工和挤出造粒过程做成材料。
性能测试：
拉伸强度测试按ASTMD-638标准进行检测，试样类型为I型，试样尺寸(mm)：150×10×4，拉伸速度为5mm/min。
悬臂梁缺口冲击强度按ASTMD-256标准进行测试，试样类型为I型，试样尺寸(mm)：80×10×4；缺口类型为A：缺口宽2mm，深2mm。
弯曲试验按ASTMD790-03标准进行测试，试样类型为I型，实验尺寸为80×10×4，弯曲速度为2mm/min。
硬度测试按ASTM D2240进行。
实施例1～9及对比例所制材料性能见表1：
表1
由上表可见，应用本发明技术方案的实施例样条的测试性能相对于对比例在体现韧性的断裂伸长率和缺口冲击强度上有一定程度的改善，而且在拉伸强度、弯曲强度和刚性硬度上都具有满足一般应用要求的力学性能。其中实施例3和实施例8是兼顾成本、性能和生物降解性的最佳条件选择。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种增韧聚乳酸复合材料，其特征在于：是由下列质量百分比的成分制备得到：
聚乳酸：56-76%
木质素：8-24%
增韧剂：5-30%；
所述增韧剂为弹性体接枝马来酸酐类中的HD800E、HD900V。
2.根据权利要求1所述一种增韧聚乳酸复合材料，其特征在于：所述木质素为纤维素酶解木质素、磨木木质素或Brauns天然木质素。
3.权利要求1所述一种增韧聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）取56-76%的聚乳酸、8-24%的木质素和5-30%的增韧剂混合均匀；
（2）将混料用双螺杆机熔融挤出造粒得到增韧聚乳酸复合材料；
所述百分比为质量百分比。
4.根据权利要求3所述一种增韧聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆机挤出造粒的工作条件为：一区120～160℃，二区140～160℃，三区160～180℃，四区170～190℃，五区180～200℃，六区180～200℃，七区175～195℃，机头165～180℃，螺杆转速为200～500rpm，压力为10～15MPa。
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| CN103724957A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-04-16 | 浙江普利特新材料有限公司 | 一种新型聚乳酸薄膜材料及其制备方法 |
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| CN104356619A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-02-18 | 常州汉邦工程塑料有限公司 | 一种3d打印机用改性pla材料的制备工艺 |
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| CN105949735B (zh) * | 2016-06-14 | 2018-05-25 | 江门市扬帆实业有限公司 | 一种性能优异的改性木质素聚乳酸塑料 |
| CN107778798B (zh) * | 2016-08-29 | 2022-02-18 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种pla树脂改性材料及其制备方法 |
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| CN109233226A (zh) * | 2017-05-18 | 2019-01-18 | 济宁明升新材料有限公司 | 一种木质素改性pla为基料的降解育秧盘及其制备方法 |
| CN107141826A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-08 | 江苏旭华圣洛迪建材有限公司 | 一种可降解木质素基复合材料及其制备方法 |
| CN108410148A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-17 | 长春工业大学 | 一种阻燃木质素/聚乳酸复合材料及其制备方法 |
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| CN110938291A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-03-31 | 湖南绿燊环保科技有限公司 | 聚乳酸复合材料及其制备方法 |
| CN114621458B (zh) * | 2022-02-21 | 2023-09-26 | 华南理工大学 | 超支化聚硅氧烷改性木质素相容剂及其制备方法及应用 |
| CN115305710A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-08 | 江苏盛纺纳米材料科技股份有限公司 | 一种抗紫外线非织造材料及其生产工艺 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002114896A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-04-16 | Nippon Paper Industries Co Ltd | リグニン系樹脂組成物 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002114896A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-04-16 | Nippon Paper Industries Co Ltd | リグニン系樹脂組成物 |
| CN101591467A (zh) * | 2009-06-24 | 2009-12-02 | 西安工业大学 | 一种聚乳酸基木/塑复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
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| 王艳玲.《聚乳酸基木塑复合材料》.《上海交通大学硕士学位论文》.2008, * |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20130320 Termination date: 20171224 |