CN102153844A - 一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂及其制备方法，所述组合物原料包括的组分及重量份数为：聚乳酸树脂10~80份，聚甲基丙烯酸甲酯20~70份，抗冲改性剂0~30份，抗氧剂0.1~0.8份，润滑剂0.1~2份。以上原料在60℃烘箱中干燥5~8h，然后经高混机预混后，通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，再经冷却后造粒，即得到产品。所得产品对环境友好且具有优异的透明度和抗冲击性能，以及同时具有良好的耐热性。因而，可用于制造要求透明、耐热和优异抗冲击性能的塑料制品。

Description

一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种树脂组合物及其制备方法，尤其是涉及一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂及其制备方法。

背景技术

可生物降解树脂聚乳酸具有通用型塑料的一般特征，如较高的刚性和强度，容易加工成型，适用于多种工艺条件。但聚乳酸（PLA）在常温下是一种脆性材料，其耐热温度较低，且其结晶形态会影响到其透明度。与常规的通用型塑料如PP、ABS、PC等相比，其上述各方面性能均需改善，以使其实用性得到加强。

韧性改善方面，常规的方法有以下几种：一是通过共聚，在聚乳酸分子链上引入另一种柔性分子链，使聚乳酸分子链的规整度下降，从而降低聚乳酸的结晶性能；同时使得分子链的柔顺性更佳，韧性改善；二是通过拉伸取向等成型加工工艺改善冲击强度等力学性能；三是通过共混的方式，加入弹性体、增塑剂或者韧性较好聚合物等。在增韧剂的选择上，首先要考虑的是聚合物的相容问题。从溶解度参数上来看，相差0.2以内是相容的，相差1以内往往是微观上分相、宏观上均相，而相差1以上通常不相容。聚酯类聚合物的溶解度参数在9左右，因此，选择溶解度参数在8~10之间的相容剂是可以参考的。同时，选择表面具有活性反应基团的增韧剂，对于改善共混材料的相容性，解决熔接线、发雾等问题亦有帮助。

耐热改性方面，通常的方法，一是添加耐热性的聚合物组分，如苯乙烯类聚合物、聚碳酸酯类，但其容易存在相容性问题，继而产生有损外观的流痕或熔接线问题；二是对聚乳酸树脂本身进行热处理，如在100℃左右等温退火处理2h后，结晶性聚乳酸的热变形温度能从50~60℃提高到100℃以上，耐热性能得到大幅度提高，但是这种耐热性能的提升来源于聚乳酸晶体的大量形成，因而材料本身的透明度亦急剧下降。三是通过L-聚乳酸与D-聚乳酸在高温下熔融混合，形成立构复合结构，该立构复合结构能改变原聚乳酸的结晶形态，使得聚乳酸的片晶厚度加大，从而耐热性能大幅提高，但同时材料的透明度亦会大幅降低。

在聚乳酸的透明度保持方面，也有一些已经尝试过的方法。通常大家想到的是，选择结构规整度较低的聚乳酸，这些非规整的分子链结构能有效降低材料的结晶性能，从而保持良好的透明度；另外的办法是，混入不易结晶的透明聚合物材料，如聚甲基丙烯酸甲酯，能有效降低材料的结晶性能，亦能达到保持透明的目的。

上述对于聚乳酸的抗冲击、耐热以及透明度的改善方法，均有研究者在进行研究（如公开号为CN1894338A、公开号为CN101983986A、公开号为CN 101724234A的中国专利申请），且都能在各个方面取得较好的效果。但要能同时满足良好的透明度、优异的抗冲击性能以及良好的耐热性能，目前的手段比较有限。因此，本发明基于上述技术问题，提出了一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂及其制备方法，能同时具有良好的透明度、优异的抗冲击性能以及良好的耐热性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，该组合物包括的组分及各组分的重量份数如下：

聚乳酸树脂                                   10~80份

聚甲基丙烯酸甲酯                              20~70份

抗冲改性剂                                    0~30份

抗氧剂                                        0.1~0.8份

润滑剂                                        0.1~2.0份

所述的聚乳酸树脂为L-异构体或D-异构体，其重均分子量为70，000~500，000，优选100，000~200，000。

所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50，000~250，000，优选50，000~150，000。

所述的抗冲改性剂采用核壳结构抗冲改性剂，其中核层为丙烯酸酯类橡胶、有机硅橡胶或者两者的混合物；壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物。该抗冲改性剂的粒径优选200~300nm。

所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂与受阻酚类抗氧剂，为市售抗氧剂168，以及抗氧剂1010或抗氧剂1076或抗氧剂245。

所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐或二甲基硅烷中的一种或几种。

本发明提供一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）按照以下组分及重量份数准备原料：

聚乳酸树脂                                    10~80份

聚甲基丙烯酸甲酯                              20~70份

抗冲改性剂                                    0~30份

抗氧剂                                        0.1~0.8份

润滑剂                                        0.1~2.0份

（2）以上原料在60℃烘箱中干燥5~8h，然后置于高速混合器中预混3~10min，得到预混料；

（3）将预混料通过双螺杆挤出机，控制温度为170~220℃，螺杆转速为200~600rpm进行熔融挤出，然后经冷却造粒，即得到一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂组合物。

本发明在现有对聚乳酸的抗冲击、耐热以及透明度研究的基础上，通过合理设计组合物的配方，制备得到的聚乳酸树脂产品对环境友好且具有优异的透明度和抗冲击性能，以及同时具有良好的耐热性。因而，可用于制造要求透明、耐热和优异抗冲击性能的塑料制品。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

实施例1

将左旋聚乳酸树脂40kg，核壳抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂35kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌3-10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为200-600rpm。

实施例2

为了体现聚甲基丙烯酸甲酯树脂、抗冲改性剂对于抗冲击强度、透明度以及耐热性能的影响，特对比实施本例。

将左旋聚乳酸树脂100kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌3-10分钟后出料，再加入到高速混合机中搅拌10分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。

实施例3

为了体现聚甲基丙烯酸甲酯树脂含量对于抗冲击强度、透明度以及耐热性能的影响，特对比实施本例。

将左旋聚乳酸树脂60kg，核壳抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂15kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。

为了体现抗抗冲改性剂含量对于抗冲击强度、透明度以及耐热性能的影响，特对比实施以下两例——实施例4和实施例5。

实施例4

将左旋聚乳酸树脂45kg，核壳抗冲改性剂15kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂40kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。

实施例5

将左旋聚乳酸树脂37.5kg，核壳抗冲改性剂30kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂32.5kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。

实施例6

为了体现抗抗冲改性剂类别对于抗冲击强度、透明度以及耐热性能的影响，特对比实施本例。

将左旋聚乳酸树脂40kg，苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂35kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。

实施例7

为了体现润滑剂种类的影响，特对比实施本例。

将左旋聚乳酸树脂40kg，核壳抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂35kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂聚乙烯蜡在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌3-10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为200-600rpm。

实施例8

为了体现聚乳酸含量的影响，特对比实施本例。

将左旋聚乳酸树脂10kg，核壳抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂65kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌3-10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为200-600rpm。

实施例9

将左旋聚乳酸树脂80kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂10kg，0.2kg抗氧剂245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入到高速混合机中搅拌3-10分钟后出料，再在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为200-600rpm。

实施例10

将上述实施例进行耐热、抗冲击强度以及透明度的对比试验，具体做法为：

按照ASTM D648进行热变形温度测试，测试条件为0.45MPa。

按照ASTM D256进行缺口冲击强度测试，样条厚度为3.2mm，测试温度为23℃。

将塑料颗粒注塑成3mm后的片状，测试其可见光线透过率。

测试结果见下表：

对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在获知前述描述提供的教导之后，可以想到本发明的许多修改和其他实施方式。因此，应当理解本发明不应该限于披露的特定的具体实施方式，这些修改及其他具体实施方式包括的所附的权利要求范围内。尽管在文中使用了特定的术语，但他们仅以一般和描述性的意义被使用而不用于限制的目的，本发明的范围有权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于包括的组分及各组分的重量份数为：

聚乳酸树脂                                    10~80份

聚甲基丙烯酸甲酯                              20~70份

抗冲改性剂                                    0~30份

抗氧剂                                        0.1~0.8份

润滑剂                                        0.1~2.0份。

2.根据权利要求1所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的聚乳酸树脂为L-异构体或D-异构体，其重均分子量为70，000~500，000。

3.根据权利要求1或2所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的聚乳酸树脂，其重均分子量为100，000~200，000。

4.根据权利要求1所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50，000~250，000。

5.根据权利要求1或4所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50，000~150，000。

6.根据权利要求1所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的抗冲改性剂采用核壳结构抗冲改性剂，其中核层为丙烯酸酯类橡胶、有机硅橡胶或者两者的混合物；壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物。

7.根据权利要求1或6所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述抗冲改性剂的粒径为200~300nm。

8.根据权利要求1所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的抗氧剂为市售抗氧剂168，以及抗氧剂1010或抗氧剂1076或抗氧剂245。

9.根据权利要求1所述的一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂，其特征在于：所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐或二甲基硅烷中的一种或几种。

10.一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）按照以下组分及各组分的重量份数准备原料：

聚乳酸树脂                                    10~80份

聚甲基丙烯酸甲酯                              20~70份

抗冲改性剂                                    0~30份

抗氧剂                                        0.1~0.8份

润滑剂                                        0.1~2.0份

（2）以上原料在60℃烘箱中干燥5~8h，然后置于高速混合器中预混3~10min，得到预混料；

（3）将预混料通过双螺杆挤出机，控制温度为170~220℃，螺杆转速为200~600rpm进行熔融挤出，然后经冷却造粒，即得到一种高透光率的高冲耐热型聚乳酸树脂组合物。