CN105017731A - 一种以聚乳酸／聚丁二酸丁二酯为基料的全生物降解材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料及其制备方法。本材料是由聚乳酸、聚丁二酸丁二酯、生物基填料、无机填料及少量助剂组成，本材料已取得美国ASTMD6400，欧洲EN13432和澳大利亚AS4736认证，是完全可降解材料。本全生物降解材料按重量份配比是：聚乳酸（PLA）5-60份，聚丁二酸丁二酯10-60份，生物基填料5-35份，无机填料5-30份，助剂0.3-10份。将上述各组分充分混合后经螺杆熔融塑化直接挤出0.2-2mm厚的板材，这种板材可经模压加工成果盘，素菜托盘，一次性刀叉等。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料及其制备方法。
背景技术
目前生物降解材料的应用越来越广泛，对降解材料的要求也越来越高，不仅对材料的性能有一定的要求，对其降解安全性方面要求也很高，尤其在食品使用和一次性用品方面。
PLA材料是完全可降解生物材料，其包括PLLA与PDLA，其具有优越的物理特性，根据其用途可分为注塑级，薄膜级和纤维级。这种材料硬，拉伸强度较大，但冲击强度有限，不能直接用来作模压板材等。PBS属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性。但PBS材料的拉伸强度不够，也不能直接用来作板材等；我们将他们各自的优点结合起来，可以使他们的应用领域扩大。
发明内容
本发明结合现有技术，开发出一种以PLA/PBAT为基料的全生物降解材料。按照质量份数计，该材料由下列组分组成：
聚乳酸（PLA） 5-60
聚丁二酸丁二酯（PBS） 10-60
生物基填料 5-35
无机填料 5-30
助剂 0.3-8
按照质量份数计，由下列组分优选组成：
聚乳酸（PLA） 51
聚丁二酸丁二酯（PBS） 30
生物基填料 8
无机填料 10
相容剂 0.3
增塑剂 0.7
其中，所述的聚乳酸包括PDLA、PLLA中的至少一种，其重均分子量为110000-180000，熔融指数为2-10g/10min；
所述的聚丁二酸丁二酯的重均分子量为90000-160000；
所述的生物基填料为玉米淀粉、热塑性淀粉、400-600目木粉、400-500目竹纤维、300-500目稻壳粉、300-400目纤维素中的至少一种；
所述的无基填料为650-1000目滑石粉、500-1000目碳酸钙、800目云母粉、600目陶土、600-1000目蒙脱土中的至少一种；
所述的助剂主要包括：相容剂、抗氧剂、增塑剂、热稳定剂、增强剂、增韧剂；相容剂选用马来酸酐接枝相容剂；抗氧剂选用食品级抗氧1010；增塑剂选用环氧大豆油系列，环氧值大于6.0%，添加要求符合欧洲EN13432标准。
一种以PLA/PBAT为基料的全生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂干燥处理，使其含水量≤200PPM；
2）准确称取聚乳酸、聚丁二酸丁二酯、生物基填料、无机填料、助剂等原料，将其加入高混机中充分混合；
3）将混合好的物料经双螺杆挤出机挤出得到全生物降解材料。
其中，挤出机螺杆转速控制在100-300r/min；
挤出机螺杆各温区温度设置如下：
| 一区（℃） | 二区（℃） | 三区（℃） | 四区（℃） | 五区（℃） | 六区（℃） | 七区（℃） | 八区（℃） | 九区（℃） | 模头（℃） |
| 70-170 | 70- 170 | 80-170 | 90-170 | 100-180 | 100-190 | 100-170 | 100-170 | 100-180 | 120-200 |
在食品卫生条件许可的情况下本材料可经模压加工成果盘，素菜托盘，以及一次性刀叉等。
本发明材料可100%完全生物降解，其降解速度控制在4-8个月，其使用强度与传统的PP、PE材料相接近。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的具体说明，但本发明并不限于这些实例。
一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料及其制备方法，所述的双螺杆挤出机，是指高分子材料改性行业常用的双螺杆挤出机，其螺杆组合和长径比可根据材料改性要求即可。
实例一
聚乳酸（PLA）30份，聚丁二酸丁二酯（PBS）54份，玉米淀粉5份，滑石粉10份，相溶剂0.3份，增塑剂0.7份，聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂真空干燥处理，使其含水量≤200PPM，将上述原料加入高混机中850r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆200r/min挤出0.2—0.5mm厚板材，按国标GBT19811-2005（堆肥条件下塑料的崩解程度）测试其崩解度20周后为100%。
实例二
聚乳酸（PLA）36份，聚丁二酸丁二酯（PBS）48份，玉米淀粉5份，滑石粉10份，相容剂0.3份，增塑剂0.7份，聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂干燥处理，使其含水量≤200PPM，将上述原料加入高混机中850r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆200r/min挤出0.2—0.5mm厚板材，按国标GBT19811-2005（堆肥条件下塑料的崩解程度）测试其崩解度20周后为100%。
实例三
聚乳酸（PLA）40份，聚丁二酸丁二酯（PBS）44份，玉米淀粉5份，滑石粉10份，相容剂0.3份，增塑剂0.7份，聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂干燥处理，使其含水量≤200PPM，将上述原料加入高混机中850r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆200r/min挤出0.2—0.5mm厚板材，按国标GBT19811-2005（堆肥条件下塑料的崩解程度）测试其崩解度20周后为100%。
实例四
聚乳酸（PLA）43份，聚丁二酸丁二酯（PBS）41份，玉米淀粉5份，滑石粉10份，相容剂0.3份，增塑剂0.7份，聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂干燥处理，使其含水量≤200PPM，将上述原料加入高混机中850r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆200r/min挤出0.2—0.5mm厚板材，按国标GBT19811-2005（堆肥条件下塑料的崩解程度）测试其崩解度20周后为100%。
实例五
聚乳酸（PLA）48份，聚丁二酸丁二酯（PBS）36份，玉米淀粉5份，滑石粉10份，相容剂0.3份，增塑剂0.7份，聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂干燥处理，使其含水量≤200PPM，将上述原料加入高混机中850r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆200r/min挤出0.2—0.5mm厚板材，按国标GBT19811-2005（堆肥条件下塑料的崩解程度）测试其崩解度20周后为100%。
实例六
聚乳酸（PLA）56份，聚丁二酸丁二酯（PBS）28份，玉米淀粉5份，滑石粉10份，相容剂0.3份，增塑剂0.7份。聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯树脂干燥处理，使其含水量≤200PPM，将上述原料加入高混机中850r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆200r/min挤出0.2—0.5mm厚板材，按国标GBT19811-2005（堆肥条件下塑料的崩解程度）测试其崩解度20周后为100%。
从表1可以看出，随着聚丁二酸丁二酯在材料中的百分比增加，材料的拉伸强度呈下降趋势，断裂伸长率呈增加趋势，在实际使用过程中可以调节材料中各组分的配比来满足各类制品的使用要求。
表1
| 组分 | 实例一 | 实例二 | 实例三 | 实例四 | 实例五 | 实例六 |
| PLA（%） | 30 | 36 | 40 | 43 | 48 | 56 |
| PBS（%） | 54 | 48 | 44 | 41 | 36 | 28 |
| 玉米淀粉（%） | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 滑石粉（%） | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 助剂（%） | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 拉伸强度（MPa） | 7.5 | 10.7 | 11.6 | 12.5 | 17.8 | 24.3 |
| 冲击强度（MPa） | 17.1 | 15.2 | 14.3 | 12.3 | 11.5 | 10.4 |
Claims (10)
1.一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，按照质量份数计，由下列组分组成：
聚乳酸（PLA） 5-60
聚丁二酸丁二酯（PBS） 10-60
生物基填料 5-35
无机填料 5-30
助剂 0.3-8。
2.根据权利要求1所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，按照质量份数计，由下列组分优选组成：
聚乳酸（PLA） 51
聚丁二酸丁二酯（PBS） 30
生物基填料 8
无机填料 10
相容剂 0.3
增塑剂 0.7。
3.根据权利要求1所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述的聚乳酸包括PDLA、PLLA中的至少一种，其重均分子量为110000-180000，熔融指数为2-10g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述的聚丁二酸丁二酯的重均分子量为90000-160000。
5.根据权利要求1所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述的生物基填料为玉米淀粉、热塑性淀粉、400-600目木粉、400-500目竹纤维、300-500目稻壳粉、300-400目纤维素中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述的无基填料为650-1000目滑石粉、500-1000目碳酸钙、800目云母粉、600目陶土、600-1000目蒙脱土中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述的助剂主要包括：相容剂、抗氧剂、增塑剂、热稳定剂、增强剂、增韧剂；相容剂选用马来酸酐接枝相容剂；抗氧剂选用食品级抗氧1010；增塑剂选用环氧大豆油系列，环氧值大于6.0%，添加要求符合欧洲EN13432标准。
8.一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将聚乳酸树脂与聚丁二酸丁二酯干燥处理，使其含水量≤200PPM；
2）准确称取聚乳酸、聚丁二酸丁二酯、生物基填料、无机填料、助剂等原料，将其加入高混机中充分混合；
3）将混合好的物料经双螺杆挤出机挤出得到全生物降解材料。
9.根据权利要求8所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料的制备方法，其特征在于，步骤3）中挤出机螺杆转速控制在100-300r/min。
10.根据权利要求8所述的一种以PLA/PBS为基料的全生物降解材料的制备方法，其特征在于，挤出机螺杆各温区温度设置如下：
。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151104 |