CN105623210A - 高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于包括以下原料和按重量份数的配比：高刚性聚乳酸PLA为30-35、透明聚乳酸PLA为29-35、玻璃纤维为20-30、成核剂为0.6-0.8、润滑剂为1.4-1.6、偶联剂为0.3-0.4、抗氧剂为0.2-0.4、增韧剂为0-5和相容剂为4-8。本发明的有益效果是：提高了聚乳酸PLA的结晶性能、力学及热学性能，采用本发明的生物降解聚乳酸工程塑料制成的产品具有高刚性高耐热的，可应用于制造空调内置件、风扇内置件等电器内置件。

Description

高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料及其制备方法和应用

技术领域本发明涉高分化合物的组合物，尤其涉及一种高刚性低翘曲的生物降解聚乳酸工程塑料及其制备方法和应用。

背景技术注世界塑料废弃物每年总量高达7500万吨，其中美国和西欧各2250万吨，日本750万吨，中国约500万吨。其废弃物在城市固体垃圾(MSW)中的含量也猛增，它从1960年的1%，1970年的2%，1988年猛增到8%，到2000年更增至10%。如按体积算，它在MSW中的比例，1988年就高达20%，到2000年则达30%。我国塑料发展与环境问题和西方国家状况相似，但另有特点，即我国大城市尚缺少现代化垃圾填埋场或焚烧设施，团体垃圾大多在市郊空地露天堆置，体积大的塑料废弃物随地流散，污染环境。

聚乳酸（Polylacticacid，简称PLA）是近年发展出来的综合物性最好的生物可降解塑料，对环境完全没有污染，其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，符合当今世界对环保的要求；但是聚乳酸的结晶慢、分子链中酯键键能小，容易断裂而造成聚乳酸的热变形温度低、冲击强度低、韧性不好等问题，使其难以达到工程塑料的物性参数的要求，目前仅部分替代通用塑料，因而，必须通过改性来弥补聚乳酸的缺陷，使其满足通用塑料及工程塑料中的使用要求。

发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料及其制备方法和应用，解决现有技术的聚乳酸塑料达不到工程塑料的物性参数要求等问题。

本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案是，一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于包括以下原料和按重量份数的配比：

高刚性聚乳酸PLA30-35

透明聚乳酸PLA29-35

玻璃纤维20-30

成核剂0.6-0.8

润滑剂1.4-1.6

偶联剂0.3-0.4

抗氧剂0.2-0.4

增韧剂0-5

相容剂4-8。

所述的高刚性聚乳酸PLA材料的拉伸强度在60Mpa以上，其弯曲模量3000Mpa以上；所述的透明聚乳酸PLA的冲击强度在100J/m以上；所述的增韧剂包括丙烯酸树脂接枝丁烯树脂；所述相容剂包括甲基丙烯酸酯缩水甘油酯聚合物；所述的偶联剂包括硅烷偶联剂；所述的成核剂为聚乳酸专用高分子成核剂。

所述高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料制备方法包括如下步骤：

A.按重量份数的配比选择下列原料：

高刚性聚乳酸PLA30-35

透明聚乳酸PLA29-35

玻璃纤维20-30

成核剂0.6-0.8

润滑剂1.4-1.6

偶联剂0.3-0.4

抗氧剂0.2-0.4

增韧剂0-5

相容剂4-8

B.将所述高刚性聚乳酸PLA和透明聚乳酸PLA在70-90℃下干燥4-5小时；

C.将步骤B中干燥后的高刚性聚乳酸PLA和透明聚乳酸PLA与增韧剂、相容剂，润滑剂、成核剂、玻璃纤维和抗氧剂，加入高速混合机中混合3-5分钟；

D.将步骤C中制备的混合物加入双螺杆挤出机料斗中，混炼、挤出、造粒，制成高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料母粒。

所述高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料适宜制作注塑成型的制品。

同现有技术相比较，本发明的有益效果是；提高了聚乳酸PLA的结晶性能、力学及热学性能，采用本发明的生物降解聚乳酸工程塑料制成的产品具有高刚性高耐热的，可应用于制造空调内置件、风扇内置件等电器内置件。

具体实施方式下面，结合优选实施例进一步阐述本发明。

实施例1

制备一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，首先按重量份数选取以下原料：

高刚性聚乳酸PLA树脂30份、透明聚乳酸PLA30份、相容剂4份、增韧剂3份；玻璃短纤30份；偶联剂0.4份、润滑剂1.6份、抗氧剂10100.2份、PLA成核剂0.6份。

其中，高刚性PLA树脂，其拉伸强度60Mpa，弯曲模量3300Mpa，选用美国natureworks的3052；透明聚乳酸PLA，选用浙江海正生物材料REV201；所述玻璃纤维是长度3mm的玻璃短纤维，所述的玻璃纤维还可是玻璃短纤、硼纤维和碳纤维的一种或几种混合；所述成核剂为白色粉末的酰肼类化合物；所述偶联剂为硅烷类的Y-氨丙基三乙氧基硅烷，为氨基官能团硅烷，选用KH-550；所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS和聚乙烯蜡（PE蜡），其配比为EBS0.8份和PE蜡0.8份；所述抗氧剂为多元受阻酚类和亚磷酸酯类复配，选用汽巴公司的抗氧剂1010（四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯)和168（三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯）,其中抗氧剂1010和抗氧剂168各为0.1份；所述相容剂为法国阿克玛公司的AX8900；所述增韧剂为佳易容SAG-002。

所述高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料的制备方法如下：

将前述配比好原料中的将高刚性聚乳酸PLA树脂和透明聚乳酸PLA放在鼓风干燥机中于70℃-80℃的温度下干燥4小时，然后与所述的相容剂、增韧剂、偶联剂、润滑剤、抗氧剂一起放入高混机中混合3-5分钟，使原料混合均匀。

将混合好的混合物放入挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出成为所述高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料的母粒，制备的工艺参数为：一区温度170-175℃，二区温度175-180℃，三区温度175-180℃，四区温度180-185℃，五区温度185-190℃，六区温度190-195℃，七区温度190-195℃，八区温度185-190℃，模头温度190-195℃。主机：300r/min，喂料：40r/min。

将制备好的高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料的母粒注塑成型，制成所需制品。

实施例2

原料的重量配比如下：

PLA3052树脂33份；PLA201树脂30份；相容剂AX89004份；增韧剂SAG-0025份；玻璃短纤25份；偶联剂KH-5500.4份；EBS0.6份；PE蜡0.8；抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.2份；PLA成核剂0.8份。

原料处理方法及制备方法同实施例1。

实施例3

原料的重量配比如下：

PLA3052树脂35份；PLA201树脂35份；相容剂AX89004份；增韧剂SAG-0023份；玻璃短纤20份；偶联剂KH-5500.4份；EBS0.8份；PE蜡0.8；抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.2份；PLA成核剂0.6份。

物料处理方法及制备方法同实施例1。

实施例4

原料的重量配比如下：

PLA3052树脂30份；PLA201树脂29份；相容剂AX89008份；玻璃短纤30份；偶联剂KH-5500.4份；EBS0.8份；PE蜡0.8；抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.2份；PLA成核剂0.6份。

物料处理方法及制备方法同实施例1。

实施例5

原料的重量配比如下：

PLA3052树脂33份；PLA201树脂32份；相容剂AX89007份；玻璃短纤25份；偶联剂KH-5500.4份；EBS0.8份；PE蜡0.6；抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.2份；PLA成核剂0.8份。

物料处理方法及制备方法同实施例1。

实施例6

原料的重量配比如下：

PLA3052树脂35份；PLA201树脂34份；相容剂AX89008份；玻璃短纤20份；偶联剂KH-5500.4份；EBS0.8份；PE蜡0.6；抗氧剂10100.2份，抗氧剂1680.2份；PLA成核剂0.8份。

物料处理方法及制备方法同实施例1。

本发明公开的技术方案中，通过玻璃纤维进行增强耐热改性，并加入增韧剂、相容剂、成核剂等提高PLA的结晶性能、力学及热学性能，制备出高刚性高耐热的降解工程塑料，可用于制造空调内置件、风扇内置件等电器内置件。

按下列标准及方法测量各实施例中制备的高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料力学性能：

将制备好的制成高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料母粒放置在温度为70-80℃的鼓风干燥箱中干燥2-3小时，在80T注塑机上制样。冷却放置24小时后测试。

测试标准为美国标准，测试温度为室温。拉伸强度标准ASTMD638，样条尺寸为57mm*127mm*3.2mm(有效尺寸），拉伸速度为5mm/min；弯曲强度标准：ASTMD790，样条尺寸为127mm*13mm*3.2mm，弯曲速度为2mm/min；悬臂梁冲击标准：ASTMD256，样条尺寸为64mm*12.7mm*3.2mm，缺ロ剩余宽度为10.12mm；熔融指数标准：ASTMD1238，测试条件为190°C/2.16kg。

采用实施例1至6制成高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料母粒制成的制品的力学性能如下表所示：

注：PP熔融指数测试条件230°C/2.16kg

从表可以看到，本发明公开增强改性后的PLA工程材料除拉伸强度比市面上同类型增强PP材料稍差外，其余力学性能均优于PP增强材料，可满足一般家电，如空调、风扇等电器内置件的使用要求。

Claims (9)

1.一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于包括以下原料和按重量份数的配比：

高刚性聚乳酸PLA30-35

透明聚乳酸PLA29-35

玻璃纤维20-30

成核剂0.6-0.8

润滑剂1.4-1.6

偶联剂0.3-0.4

抗氧剂0.2-0.4

增韧剂0-5

相容剂4-8。

2.如权利1所述的一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于：

所述的高刚性聚乳酸PLA材料的拉伸强度在60Mpa以上，其弯曲模量3000Mpa以上。

3.如权利1所述的一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于：

所述的透明聚乳酸PLA的冲击强度在100J/m以上。

4.如权利1所述的高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于：

所述的增韧剂包括丙烯酸树脂接枝丁烯树脂。

5.如权利1所述的高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于：

所述相容剂包括甲基丙烯酸酯缩水甘油酯聚合物。

6.如权利1所述的高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于：

所述的偶联剂包括硅烷偶联剂。

7.权利1所述的高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料，其特征在于：

所述的成核剂为聚乳酸专用高分子成核剂。

8.一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料制备方法，包括如下步骤：

A.按重量份数的配比选择下列原料：

高刚性聚乳酸PLA30-35

透明聚乳酸PLA29-35

玻璃纤维20-30

成核剂0.6-0.8

润滑剂1.4-1.6

偶联剂0.3-0.4

抗氧剂0.2-0.4

增韧剂0-5

相容剂4-8

B.将所述高刚性聚乳酸PLA和透明聚乳酸PLA在70-90℃下干燥4-5小时；

C.将步骤B中干燥后的高刚性聚乳酸PLA和透明聚乳酸PLA与增韧剂、相容剂、润滑剂、成核剂、玻璃纤维和抗氧剂，加入高速混合机中混合3-5分钟；

D.将步骤C中制备的混合物加入双螺杆挤出机料斗中，混炼、挤出、造粒，制成高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料母粒。

9.一种高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料的应用，其特征在于：

所述高刚性低翘曲生物降解聚乳酸工程塑料适宜制作注塑成型的制品。