CN104262915B - 制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法 - Google Patents
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104262915B CN104262915B CN201410469730.6A CN201410469730A CN104262915B CN 104262915 B CN104262915 B CN 104262915B CN 201410469730 A CN201410469730 A CN 201410469730A CN 104262915 B CN104262915 B CN 104262915B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acid
- poly
- lactic acid
- parts
- epoxy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明是制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，包括以下工艺步骤：（1）聚乳酸的接枝改性，按质量份数计将聚乳酸100份、衣康酸5~15份和自由基引发剂0.1~1份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；（2）杨木粉、聚乳酸、衣康酸接枝聚乳酸共聚物和环氧增塑剂经预先高速搅拌混合均匀后，在150~210℃和200~300rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。本发明的优点：具有操作简便、制得的复合材料增塑剂迁移率较低、力学性能优良特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，属于可降解木塑复合材料制备技术领域。
背景技术
聚乳酸(PLA)以可再生植物资源为原料，是一种可完全生物降解的高分子材料，具有广阔的运用前景。利用聚乳酸与来源广泛且可生物降解的植物纤维等生物质材料进行熔融挤出共混复合可以大大减少聚乳酸在复合材料中所占的比例，节约成本的同时也可赋予材料一些其它的性能。聚乳酸的强度和刚性很高，但其韧性较差导致其在常温下是一种硬而脆的材料。木质纤维也是一类刚性较强而韧性很差的材料，所以通常聚乳酸和木质纤维复合材料表现出较好的力学强度的同时也呈现出较差的韧性，具有较低的断裂伸长率。
利用增塑剂可以有效地对聚乳酸进行增韧改性，目前常用的增塑方式为外增塑法，即通过简单的物理共混将环氧脂肪酸酯类、邻苯二甲酸酯类增塑剂添加至聚乳酸中，在高温塑化过程中进行塑化达到增塑的作用。但是在增塑聚乳酸产品的长期使用过程中由于小分子增塑剂容易挥发、渗出和迁移，导致制品的性能和外观发生变化；同时一些具有潜在毒性的增塑剂的迁移还会对人体健康和环境造成危害。公开号为CN1317321的专利公开了一种聚乳酸树脂的增塑方法，该方法直接将增塑剂添加入聚乳酸树脂中进行熔融捏合。通过传统的共混增塑能有效的提高聚乳酸的柔韧性，但是带来的增塑剂的迁移和渗透问题不可忽视。公开号为CN102268178A的专利公开了一种透明低迁移率增塑聚乳酸纳米树脂的制备方法，该方法利用扩链剂使增塑剂与聚乳酸形成嵌段共聚物，从而对聚乳酸达到内增塑的效果。该方法使用的扩链剂价格成本较高，同时扩链的效果难以保证，同时所使用的邻苯二甲酸酯类增塑剂也具有一定的生殖毒性。本发明利用衣康酸接枝聚乳酸共聚物分子中的羧基官能团与环氧增塑剂中的环氧基团在熔融挤出过程中发生开环反应，将增塑剂通过化学键引入聚乳酸分子链中实现对其增塑。
发明内容
本发明提出的是一种低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的制备方法，其目的是为了解决现有的聚乳酸基木塑复合材料在添加使用增塑时存在的增塑剂易发生迁移的问题，利用衣康酸接枝聚乳酸共聚物分子中的羧基官能团与环氧增塑剂中的环氧基团在熔融挤出过程中发生开环反应，将增塑剂通过化学键引入聚乳酸分子链中实现对其增塑。所使用的增塑剂都是环保的生物基增塑剂，制得的聚乳酸基复合材料的增塑剂迁移率低，材料的力学性能优良。
本发明的技术解决方案：制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
按质量份数计将聚乳酸100份、衣康酸5~15份和自由基引发剂0.1~1份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；
（2）杨木粉、聚乳酸、衣康酸接枝聚乳酸共聚物和环氧增塑剂经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度为150~210℃和螺杆转速为200~300rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
本发明的有益效果：
1）衣康酸分子（结构见图1）中有一个活性很高的不饱和双键，在高温和引发剂的条件下能形成活性自由基，能与聚乳酸发生接枝共聚。同时衣康酸分子中双键处于端点位置比较裸露，与聚乳酸接枝时的空间位阻较小，能制备得到接枝率较高的衣康酸接枝聚乳酸共聚物。
2）利用制备的衣康酸接枝聚乳酸共聚物中的羧基官能团与环氧增塑剂分子中的环氧基进行开环反应，使环氧增塑剂通过共价键的作用“固定”在共聚物上，从而对聚乳酸产生增塑的效果。将环氧增塑剂“固定”在聚乳酸骨架上，能有效的对聚乳酸进行增塑，同时又能降低产品制件在使用过程中增塑剂的迁移渗出。这极大地降低了环氧增塑剂在材料中的迁移率，保证了制品在长期使用过程中稳定的质量。
3）衣康酸接枝聚乳酸共聚物与所添加的环氧增塑剂能在熔融塑化挤出过程中进行开环反应，挤出工艺简单，传统设备也能大量生产，不需要投入新的生产设备和工艺。所使用的增塑剂都是生物基增塑剂，对环境友好无污染。本发明所生产的复合材料具有较好的环保性，同时具有较好的可降解性能。
4）本发明操作简单，制备的材料性能优良，可大规模投入生产。
附图说明
图1为衣康酸的结构示意图。
图2为羧基官能团与环氧基开环的方程式。
图3为85℃下复合材料中增塑剂的迁移质量损失示意图。
图3中的1是实施例1；2是杨木粉/聚乳酸/环氧脂肪酸甲酯=30/70/10；3是实施例2。
具体实施方式
一种制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下工艺步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
按质量份数计将聚乳酸100份、衣康酸5~15份和自由基引发剂0.1~1份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；
（2）杨木粉、聚乳酸、衣康酸接枝聚乳酸共聚物和环氧增塑剂经预先高速搅拌混合均匀后，在温度为150~210℃和螺杆转速为200~300rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
所述聚乳酸树脂的数均分子量为10万~20万。
所述工艺步骤（1）中的聚乳酸接枝改性时挤出机的螺杆温度为170~220℃，螺杆转速为80~150转/分。
所述工艺步骤（2）中的衣康酸接枝聚乳酸增容剂中衣康酸的接枝率为2.5~10%。
所述工艺步骤（2）中的所使用的增塑剂为环氧脂肪酸甲酯、环氧脂肪酸乙酯、环氧脂肪酸丁酯（脂肪酸结构为C16~C20）、环氧大豆油（大豆油结构为C50~C60）、环氧油酸辛酯(油酸结构为C26~C24)、环氧腰果酚基甲酸酯和环氧腰果酚基乙酸酯中的一种。
所述工艺步骤（2）中的原料用量按质量份数计为：杨木粉30~50份，聚乳酸30~60份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物10~40份，增塑剂5~15份。
实施例1
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
将聚乳酸100份、衣康酸10份和自由基引发剂0.5份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，挤出温度185℃，螺杆转速100转/分，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；经测定共聚物中衣康酸的接枝率为5.1%。
（2）杨木粉30份，聚乳酸55份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物15份和环氧脂肪酸甲酯（C18）10份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度180℃和双螺杆挤出机转速250rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
实施例2
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
将聚乳酸100份、衣康酸15份和自由基引发剂0.7份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，挤出温度180℃，螺杆转速120转/分，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；经测定共聚物中衣康酸的接枝率为7.8%。
（2）杨木粉40份，聚乳酸45份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物15份和环氧脂肪酸丁酯（C20）15份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度195℃和双螺杆挤出机转速300rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
实施例3
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
将聚乳酸100份、衣康酸9份和自由基引发剂1份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，挤出温度190℃，螺杆转速90转/分，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；经测定共聚物中衣康酸的接枝率为5.4%。
（2）杨木粉40份，聚乳酸40份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物20份和环氧油酸辛酯（C25）15份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度175℃和双螺杆挤出机转速220rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
实施例4
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
将聚乳酸100份、衣康酸5份和自由基引发剂0.6份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，挤出温度200℃，螺杆转速150转/分，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；经测定共聚物中衣康酸的接枝率为3.5%。
（2）杨木粉50份，聚乳酸40份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物10份和环氧腰果酚基乙酸酯5份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度185℃和双螺杆挤出机转速250rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
实施例5
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
将聚乳酸100份、衣康酸15份和自由基引发剂1份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，挤出温度210℃，螺杆转速100转/分，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；经测定共聚物中衣康酸的接枝率为8.3%。
（2）杨木粉40份，聚乳酸30份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物30份和环氧腰果酚基甲酸酯15份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度195℃和双螺杆挤出机转速300rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
实施例6
制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料方法，包括以下步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
将聚乳酸100份、衣康酸10份和自由基引发剂0.7份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，挤出温度220℃，螺杆转速140转/分，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料；经测定共聚物中衣康酸的接枝率为6.8%。
（2）杨木粉30份，聚乳酸50份，衣康酸接枝聚乳酸共聚物20份和环氧脂肪酸丁酯（C22）15份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度180℃和双螺杆挤出机转速260rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
Claims (4)
1.制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，其特征在于该方法包括以下工艺步骤：
（1）聚乳酸的接枝改性
按质量份数计将聚乳酸100份、衣康酸5~15份和自由基引发剂0.1~1份经高速搅拌混合均匀后倒入双螺杆挤出机料仓，经挤出后冷却切粒得到衣康酸接枝聚乳酸共聚物材料，共聚物中衣康酸的接枝率为2.5~10%；
（2）杨木粉30~50份、聚乳酸30~60份、衣康酸接枝聚乳酸共聚物10~40份和环氧增塑剂5~15份经预先高速搅拌混合均匀后，在双螺杆温度为150~210℃和双螺杆挤出机螺杆转速为200~300rpm的条件下经双螺杆挤出机挤出冷却造粒得到复合材料粒子。
2.如权利要求1所述的制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，其特征在于，所述工艺步骤（1）中的聚乳酸树脂的数均分子量为10万~20万。
3.如权利要求1所述的制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，其特征在于，所述工艺步骤（1）中的聚乳酸接枝改性时挤出机的螺杆温度为170~220℃，螺杆转速为80~150转/分。
4.如权利要求1所述的制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法，其特征在于，所述工艺步骤（2）中的所使用的增塑剂为环氧脂肪酸甲酯、环氧脂肪酸乙酯、脂肪酸结构为C16~C20的环氧脂肪酸丁酯、大豆油结构为C50~C60的环氧大豆油、油酸结构为C26~C24的环氧油酸辛酯、环氧腰果酚基甲酸酯和环氧腰果酚基乙酸酯中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410469730.6A CN104262915B (zh) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410469730.6A CN104262915B (zh) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104262915A CN104262915A (zh) | 2015-01-07 |
| CN104262915B true CN104262915B (zh) | 2016-03-30 |
Family
ID=52154511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410469730.6A Expired - Fee Related CN104262915B (zh) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104262915B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105061687A (zh) * | 2015-08-09 | 2015-11-18 | 罗卫华 | 一种聚乳酸复合材料的增容兼增韧剂及其制备方法 |
| CN106317816B (zh) * | 2016-09-07 | 2018-05-25 | 清华大学深圳研究生院 | 一种低成本增韧聚乳酸复合材料及其制备方法 |
| CN108003582B (zh) * | 2017-12-20 | 2019-09-20 | 山东理工大学 | 一种聚乳酸木塑复合线材及其制备方法和应用 |
| CN107955355A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-24 | 江南大学 | 一种低迁移率可生物降解聚乳酸基复合片材的制备方法 |
| CN109054318A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-21 | 嘉兴学院 | 一种聚乳酸改性复合材料 |
| CN110951274A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-03 | 黑龙江幸福人生态农业开发股份有限公司 | 一种使用甘蔗生物质粉为原料的生物基复合材料制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102268178A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-12-07 | 东华大学 | 一种透明低迁移率增塑聚乳酸纳米树脂切片及其制备方法 |
-
2014
- 2014-09-16 CN CN201410469730.6A patent/CN104262915B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104262915A (zh) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104262915B (zh) | 制备低迁移率的聚乳酸基增塑木塑复合材料的方法 | |
| CN107556536B (zh) | 低成本生物基全降解薄膜及其制备方法 | |
| CN102108196B (zh) | 一种聚乳酸可降解材料的制备方法 | |
| CN101824211B (zh) | 一种全生物降解高韧性耐热型聚乳酸树脂及其制备方法 | |
| CN103571105B (zh) | 一种环保型聚氯乙烯树脂组合物及其制备方法 | |
| CN108929527B (zh) | 一种兼具高延展性和高阻隔性能的pbat/改性淀粉全生物降解薄膜及其制备方法和应用 | |
| WO2014032393A1 (zh) | 一种全生物降解材料及其制备方法 | |
| CN105670239A (zh) | 一种以pla/pbat为基料的全降解育苗盘及其制备方法 | |
| CN101824229B (zh) | 热塑性植物纤维/聚乳酸共混材料及其制备方法 | |
| CN103992517A (zh) | 一种可连续化生产全降解淀粉基塑料合金及其制备方法 | |
| CN102477216B (zh) | 聚丁二酸丁二醇酯基全生物降解材料及其制备方法 | |
| CN105670248A (zh) | 一种以pla/pbs为基料的全降解育苗盘及其制备方法 | |
| CN104072957A (zh) | 一种食品级可生物降解聚乳酸基复合材料及其应用 | |
| CN102250454B (zh) | 一种低成本全降解高柔韧型聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
| CN101265356A (zh) | 一种降解型复合材料及其制备方法 | |
| CN103265669B (zh) | 秸秆纤维/pbs复合材料专用增容剂的制备方法及应用 | |
| CN102250389B (zh) | 一种木质纤维素增容共混降解高分子材料及其制备方法 | |
| CN103435987A (zh) | 生物炼制木质素增容热塑性可降解高分子材料及制备方法 | |
| CN102702580A (zh) | 全生物降解淀粉基原位纤维增强复合材料及其制备方法 | |
| CN103694646A (zh) | 一种聚酯/热塑性淀粉生物降解组合物及其制备方法 | |
| CN103012856A (zh) | 一种基于微晶纤维素和聚乙烯醇增强的淀粉基全生物降解共混材料及其制备方法 | |
| CN101824228B (zh) | 热塑性植物纤维/聚羟基烷酸酯共混材料及其制备方法 | |
| CN101302321A (zh) | 热塑性淀粉塑料 | |
| CN104212138B (zh) | 高流动性聚乳酸基木塑注塑复合材料及其制备方法 | |
| CN105368017A (zh) | 一种高流动性的pla生物塑料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180731 Address after: 554300 third layers of third new and high technology Industrial Development Zone, Tongren, Guizhou Patentee after: Guizhou Hua Rui environmental protection decoration material Co. Ltd. Address before: No. 16, No. five village, lock gold, Nanjing, Jiangsu Patentee before: Institute of Chemical Industry of Forest Products, Chinese Academy of Forestry |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160330 Termination date: 20200916 |