CN102344659A - 可降解的共混聚合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降解的共混聚合物及其制备方法，可降解的共混聚合物，按重量百分比计，包括以下组分：聚碳酸酯60-80％；聚乳酸10-35％；相容剂1-12％。本发明所提供的可降解的共混聚合物及其制备方法，采用所述共混聚合物制成的物件，当其使用年限已到或其它原因被当作垃圾被丢弃，其制件部分物质在自然界中可以被微生物分解，不产生任何有害物质，可实现保护环境的目的，同时所述共混聚合物具有良好的耐热耐候性、尺寸稳定性、耐冲击性和加工流动性，可以广泛用于制造通讯设备、家电设备等的外壳。

Description

可降解的共混聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及共混技术领域，尤其是涉及一种可降解的共混聚合物及其制备方法。

背景技术

目前，通讯设备、家用电器、汽车、电脑等设备的外壳都是由非降解材料制成，有些设备折旧率高，使用寿命短，当设备不能使用时，大多数设备被当作垃圾处理，对环境造成严重污染。

聚乳酸是一种生物降解材料，由可再生淀粉原料制成，淀粉原料经发酵产生乳酸，再通过化学合成的方法将乳酸聚合为聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后可以被自然界中微生物降解，最终生成二氧化碳和水，一种很好的环保材料。

聚碳酸酯是一种非晶态高分子聚合物，成型收缩率低，一般为0.5％-0.8％。其密度为1.20-1.22g/cm，线膨胀率为3.8×10cm/℃，热变形温度为135℃，低变形温度为-45度，同时其吸水性较低，即使吸收了水份，对其性能影响不大，但其在高温成型过程中对水非常敏感，易与水发生反应，使制品出现银丝、气泡、裂纹等现象，从而导致制品的性能下降。

但是纯聚乳酸存在不耐高温、韧性差等缺陷。而聚碳酸酯则是综合性能比较好的石油基塑料之一，具有耐高温和强度高的特点。因此聚乳酸和聚碳酸酯具有很强的互补性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可降解的共混聚合物及其制备方法，使采用本发明的共混聚合物制成的物件，当超过使用年限或其它原因而被当作垃圾丢弃，部分聚合物可被微生物分解，不产生任何有害物质，以实现保护环境的目的。

本发明提出一种可降解的共混聚合物，按重量百分比计，包括以下组分：

聚碳酸酯    60-80％；

聚乳酸      10-35％；

相容剂      1-12％。

优选地，所述聚乳酸为15-25％，聚碳酸酯为65-75％，相容剂为4-8％。

优选地，所述相容剂包括以下组分的一种或多种：马来酸酐接枝共聚物、丙烯酸酐接枝共聚物、醋酸酐接枝共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚物。

优选地，所述可降解的共混聚合物，还包括：润滑剂，该润滑剂重量为共混聚合物的1-5％；

所述润滑剂包括以下组份的一种或多种：硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸脂。

优选地，所述可降解的共混聚合物，还包括：成核剂，该成核剂重量为共混聚合物的0.1-2％。

所述成核剂包括以下组份的一种或多种：所述成核剂为滑石粉、二氧化硅、云母、蒙脱土、高岭土、黏土。

优选地，所述可降解的共混聚合物，还包括：抗氧剂，该抗氧剂重量为共混聚合物的0.05-0.2％；

所述抗氧剂包括以下组份的一种或多种：四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。

本发明另提出一种可降解的共混聚合物的制备方法，包括步骤：

步骤一、将60-80％的聚碳酸酯、10-30％的聚乳酸和1-10％的相容剂，加入到温度为50℃-80℃、转速为300转/分钟-500转/分钟的搅拌机中搅拌5-10分钟，形成混合物料；

步骤二、将上述混合物料加入双螺杆挤出机中在200℃-280℃范围内造粒，形成可降解的共混聚合物颗粒。

优选地，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为所述共混聚合物1-5％的润滑剂；

所述润滑剂包括以下组份的一种或多种：硬脂酸，乙撑双硬脂酸酰胺，油酸酰胺，芥酸酰胺，季戊四醇硬脂酸脂。

优选地，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯、相容剂和润滑剂的同时，还向搅拌机中加入重量为所述共混聚合物0.1-2％的成核剂；

所述成核剂包括以下组份的一种或多种：所述成核剂为滑石粉，二氧化硅，云母，蒙脱土，高岭土，黏土。

优选地，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯、相容剂、润滑剂和成核剂的同时，还向搅拌机中加入重量为所述共混聚合物0.05-0.2％的抗氧剂；

所述抗氧剂包括以下组份的一种或多种：抗氧剂1010为四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，抗氧剂1076为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。

本发明所提供的可降解的共混聚合物及其制备方法，采用所述共混聚合物制成的物件，当其使用年限已到或其它原因被当作垃圾被丢弃，其制件部分物质在自然界中可以被微生物分解，不产生任何有害物质，可实现保护环境的目的，同时所述共混聚合物具有良好的耐热耐候性、尺寸稳定性、耐冲击性和加工流动性，可以广泛用于制造通讯设备、家电设备等的外壳。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1

本实施例中所涉及的组分含量按表1指定的含量给定。

步骤一、将聚碳酸酯、聚乳酸和相容剂，加入到温度为50℃-80℃、转速为300转/分钟-500转/分钟的搅拌机中搅拌5-10分钟，形成混合物料；

步骤二、将上述混合物料加入双螺杆挤出机中在200℃-280℃范围内造粒，形成可降解的共混聚合物颗粒。

由于聚碳酸酯在高温环境下对水很敏感，因此在制备共混聚合物之前必须对其进行干燥处理。同时聚乳酸在制备共混聚合物之前也需要进行干燥处理。两者的干燥处理过程具体如下：将聚乳酸和聚碳酸酯置于温度为100℃的环境下烘干3至4小时。

本发明所采用的双螺杆挤出机机型为TE-35，长径比为40∶1.其螺杆组合为积木式螺杆组合，该双螺杆挤出机上从下料口至产品挤出口的螺杆结构由以下螺纹块依此串连而成：32/32、48/48、48/48、48/48、48/48、32/32、30°/7/48、45°/5/32、32/32、45°/5/32、45°/5/32、22/11L、48/48、48/48、48/48、32/32、45°/5/32、45°/5/32、60°/4/32、32/32、32/32、45°/5/32、90°/5/32、32/32、32/32、45°/5/32、45°/5/32、22/11L、48/48、32/32、32/32、32/32、32/32、32/32、22/22、22/22、22/22、22/22、22/22、22/22、22/22、22/22。

32/32表示采用的螺纹块的导程为32毫米，长度为32毫米，其他依此类推；45°/5/32表示采用5片式剪切块，整个剪切块长度为32毫米，相邻两个剪切块之间的角度为45°，其他依此类推；22/11L表示采用的螺纹块的导程为22毫米，长度为11毫米，L为反向螺纹，其他依此类推。

将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

本实施例以及后续实施例中，对制得的共混聚合物颗粒的熔指测试方法为ISO1133；热变形温度测试方法为ISO75；拉伸强度测试方法为ISO527；断裂拉伸率测试方法为ISO527；缺口冲击测试方法ISO179；弯曲强度测试方法为ISO178；弯曲强度测试方法为ISO178；弯曲模量测试方法为ISO178；密度测试方法为ISO1183。

实施例2

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的1％的份润滑剂、2％的成核剂、0.2％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例3

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的3％的份润滑剂、0.5％的成核剂、0.05％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例4

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的5％的份润滑剂、0.1％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例5

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的2％的份润滑剂、0.1％的成核剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例6

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的2.5％的份润滑剂、1％的成核剂、0.03％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例7

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的1.5％的份润滑剂、0.8％的成核剂、0.18％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例8

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的4％的润滑剂、1.5％的成核剂、0.12％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例9

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的0.44％的成核剂、0.22％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例10

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的0.15％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

实施例11

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的步骤。其中，在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为本实施例中的聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂三者总量的0.465％的成核剂、0.232％的抗氧剂。将本实施例制备得到的共混聚合物颗粒进行性能测量，测量结果参见表1。

其中，以上实施例中所述的抗氧剂1010为四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，抗氧剂1076为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，抗氧剂1098为N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。

应当理解的是，本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施例只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

表1

Claims (10)

1.一种可降解的共混聚合物，按重量百分比计，包括以下组分：

聚碳酸酯    60-80％；

聚乳酸      10-35％；

相容剂      1-12％。

2.根据权利要求1上述的共混聚合物，其特征在于，所述聚乳酸为15-25％，聚碳酸酯为65-75％，相容剂为4-8％。

3.根据权利要求1所述的可降解的共混聚合物，其特征在于，

所述相容剂包括以下组分的一种或多种：马来酸酐接枝共聚物、丙烯酸酐接枝共聚物、醋酸酐接枝共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚物。

4.根据权利要求1所述的可降解的共混聚合物，其特征在于，还包括：润滑剂，该润滑剂重量为权利要求1中共混聚合物的1-5％；

所述润滑剂包括以下组份的一种或多种：硬脂酸、乙撑双硬脂酸酰胺，油酸酰胺、芥酸酰胺、季戊四醇硬脂酸脂。

5.根据权利要求4所述的可降解的共混聚合物，其特征在于，还包括：成核剂，该成核剂重量为权利要求1中共混聚合物的0.1-2％。

所述成核剂包括以下组份的一种或多种：所述成核剂为滑石粉、二氧化硅、云母、蒙脱土、高岭土、黏土。

6.根据权利要求1至5任一项所述的可降解的共混聚合物，其特征在于，还包括：抗氧剂，该抗氧剂重量为权利要求1中共混聚合物的0.05-0.2％；

所述抗氧剂包括以下组份的一种或多种：四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。

7.一种可降解的共混聚合物的制备方法，包括步骤：

步骤一、将60-80％的聚碳酸酯、10-30％的聚乳酸和1-10％的相容剂，加入到温度为50℃-80℃、转速为300转/分钟-500转/分钟的搅拌机中搅拌5-10分钟，形成混合物料；

步骤二、将上述混合物料加入双螺杆挤出机中在200℃-280℃范围内造粒，形成可降解的共混聚合物颗粒。

8.根据权利要求7所述的可降解的共混聚合物的制备方法，其特征在于，

在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯和相容剂的同时，还向搅拌机中加入重量为权利要求7中共混聚合物1-5％的润滑剂；

所述润滑剂包括以下组份的一种或多种：硬脂酸，乙撑双硬脂酸酰胺，油酸酰胺，芥酸酰胺，季戊四醇硬脂酸脂。

9.根据权利要求8所述的可降解的共混聚合物的制备方法，其特征在于，

在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯、相容剂和润滑剂的同时，还向搅拌机中加入重量为权利要求7中共混聚合物0.1-2％的成核剂；

所述成核剂包括以下组份的一种或多种：所述成核剂为滑石粉，二氧化硅，云母，蒙脱土，高岭土，黏土。

10.根据权利要求7-9任一项所述的可降解的共混聚合物的制备方法，其特征在于，

在上述步骤一中，在向搅拌机中加入聚乳酸、聚碳酸酯、相容剂、润滑剂和成核剂的同时，还向搅拌机中加入重量为权利要求7中共混聚合物0.05-0.2％的抗氧剂；

所述抗氧剂包括以下组份的一种或多种：抗氧剂1010为四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，抗氧剂1076为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。