CN105623219A - 一种全降解注塑产品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全降解复合材料技术领域，特别涉及一种全降解注塑产品，包括以下重量百分比的组成：聚乳酸20~40%，聚丁二酸丁二醇酯20~40%，竹纤维10~20%，苎麻纤维10~20%，成核剂4~8%，增塑剂0.5~2%，碱处理剂0.5~2%，采用多种成分合理搭配，尤其是添加了碱处理剂，使得产品在保持良好的生物降解性和相容性的同时，其伸长率、柔软度及物理机械性能也得到提升；另外，本发明还提供一种上述全降解注塑产品的制备方法，将原料按上述配比，称重后投入高混机混合；将混合后的原料投入双螺杆挤出机造粒；将造好的粒投入注塑机，按所需的产品模具，注塑成型；将注塑出来的产品在烘道炉内进行二次加热，工艺流程简单，热处理时间短，加工性能强，生产成本低。

Description

一种全降解注塑产品及其制备方法

技术领域

本发明涉及全降解复合材料技术领域，特别涉及一种全降解注塑产品及其制备方法。

背景技术

随着人口的日益膨胀，地球上资源和能源的短缺，环境污染日益成为全人类需要急需关注的问题。我们在享受现代科技带来的便利的同时，也应该认识到人类即将面临的及其紧迫的环境危机。绿色化学是实现污染预防最基本的科学手段，具有极其重要的社会和经济意义。当今的世界是追求节能环保的时代，可降解塑料无疑就成为国内外关注的绿色产品。

聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯均是具有良好的可生物降解性和生物吸收性的脂肪族聚酯类高分子材料，其无刺激性、无毒副作用，对人体高度安全，对环境友好，可塑性好，易于加工成型，被公认为新世纪最有前途的药用高分子材料和新型包装材料。但是聚乳酸的抗热性差、耐冲击性低，而聚丁二酸丁二醇酯的相容性价差，因此两者的推广应用都受到限制。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种全降解注塑产品，该产品在具有良好的生物降解性和相容性的同时，其韧性和耐热性也得到提升。

为了实现上述目的，本发明采用以下解决方案：

一种全降解注塑产品，其特征在于，包括以下重量百分比的组成：

其中，所述聚乳酸为L-聚乳酸和DL-聚乳酸中的至少一种；

所述成核剂为滑石粉、二氧化硅、磷酸金属盐和癸二酸二苯甲酰肼中的至少一种。成核剂的加入可以大大增加聚乳酸的结晶速率，缩短聚乳酸的成型和后续处理时间，明显改善其物理和机械性能，显著提高热变形温度、弹性模量和抗冲击强度等。

所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、单硬脂酸甘油脂、聚邻苯二甲酸二辛酯、甘油、聚乙二醇、环氧丙烷和三羟甲基丙烷中的至少一种。一般地，加入增塑剂会使断裂伸长率和冲击强度升高，增塑剂的加入减弱了高分子链之间的作用力，使得高分子链容易运动，从而使高分子材料具有流动性和柔韧性等。

所述碱处理剂为氢氧化钠，所述碱处理剂的浓度为0.5～2％。碱处理剂使纤维中的部分果胶、木素和半纤维等杂质被溶解，纤维表面的杂质被除去，表面变得粗糙，纤维与聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯界面之间的机械粘合力增强；另外，碱处理剂渗透到纤维的无定形区、晶区表面及侧序较低的晶区，使得纤维的结晶度降低，取向度下降，提高了纤维的伸长率、柔软度及物理机械性能，因此，纤维与聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯复合材料的力学性能也得到改善。

所述的全降解注塑产品，还包括按重量百分比计0.5～2％的交联剂，所述交联剂为异氰尿酸三缩水甘油酯。交联剂的作用是提高聚乳酸的拉伸强度，降低结晶度，使得聚乳酸的耐热性能达到改善。

所述的全降解注塑产品，还包括按重量百分比计0.5～1％的热稳定剂，所述热稳定剂为硬脂酸锌、季戊四醇、二盐基硬脂酸铅和月桂酸钙中的至少一种。

优选的，所述的全降解注塑产品，包括以下重量百分比的组成：

更为优选的，所述的全降解注塑产品，包括以下重量百分比的组成：

本发明的另一个目的在于：提供一种上述全降解注塑产品的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将原料按上述配比，称重后投入高混机混合5～10min；

第二步，将混合后的原料投入双螺杆挤出机造粒；

第三步，将造好的粒投入注塑机，按所需的产品模具，注塑成型；

第四步，将注塑出来的产品在烘道炉内进行二次加热。

所述的一种全降解注塑产品的制备方法，第三步中所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为1:42，螺杆转速为400～600rpm，螺杆各段加热温度为150℃～185℃。

所述的一种全降解注塑产品的制备方法，第四步中所述注塑机螺杆加热温度为160℃～185℃，所述注塑机螺杆施加的压力为45～140Mpa。

所述的一种全降解注塑产品的制备方法，第五步中所述二次加热的温度为110℃～140℃，所述二次加热的时间为1～2min。

本发明的有益效果在于：一方面，本发明提供一种全降解注塑产品，包括以下重量百分比的组成：聚乳酸20～40％，聚丁二酸丁二醇酯20～40％，竹纤维10～20％，苎麻纤维10～20％，成核剂4～8％，增塑剂0.5～2％，碱处理剂0.5～2％，采用多种成分合理搭配，尤其是添加了碱处理剂，使得产品在保持良好的生物降解性和相容性的同时，其伸长率、柔软度及物理机械性能也得到提升；另一方面，本发明还提供一种上述全降解注塑产品的制备方法，工艺流程简单，热处理时间短，加工性能强，生产成本低。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施例并不限于此。

实施例1

按重量将上述32份聚乳酸，30份聚丁二酸丁二醇酯，15份竹纤维，15份苎麻纤维，5份癸二酸二苯甲酰肼成核剂、1份乙酰柠檬酸三丁酯增塑剂、1份氢氧化钠碱处理剂、0.5份异氰尿酸三缩水甘油酯交联剂和0.5份二盐基硬脂酸铅热稳定剂原料按上述配比投入高混机混合5min；将混合后的原料投入双螺杆挤出机造粒，螺杆长径比为1:42，螺杆转速为400rpm，螺杆各段加热温度为150℃、165℃、175℃、185℃、170℃、160℃；将造好的粒投入注塑机，按所需的产品模具，注塑成型，注塑机螺杆加热温度160℃，压力45Mpa；将注塑出来的产品在温度为110℃的烘道炉内进行二次加热1min。

实施例2～4

加工过程与实施例1相同，区别在于配方、制备条件及所得产品的性能，分别如表1所示：

表1

一般地，现有的聚乳酸产品其拉伸强度都低于40MPa，断裂伸长率在5～10％范围内，热变形温度低于80℃，而从表1可以看出：本发明制备的全降解注塑产品聚乳酸其拉伸强度、断裂伸长率和热变形温度的值都大于现有的聚乳酸，也就是说，本发明制得的全降解聚乳酸在保证其可降解性的同时，还具有优异的韧性和耐热性能。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种全降解注塑产品，其特征在于，包括以下重量百分比的组成：

聚乳酸20~40%

聚丁二酸丁二醇酯20~40%

竹纤维10~20%

苎麻纤维10~20%

成核剂4~8%

增塑剂0.5~2%

碱处理剂0.5~2%，

其中，所述聚乳酸为L-聚乳酸和D-聚乳酸中的至少一种；

所述成核剂为滑石粉、二氧化硅、磷酸金属盐和癸二酸二苯甲酰肼中的至少一种；

所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、单硬脂酸甘油脂、聚邻苯二甲酸二辛酯、甘油、聚乙二醇、环氧丙烷和三羟甲基丙烷中的至少一种；

所述碱处理剂为氢氧化钠。

2.根据权利要求1所述的一种全降解注塑产品，其特征在于：所述碱处理剂的浓度为0.5~2%。

3.根据权利要求1所述的一种全降解注塑产品，其特征在于：还包括按重量百分比计0.5~2%的交联剂，所述交联剂为异氰尿酸三缩水甘油酯。

4.根据权利要求3所述的一种全降解注塑产品，其特征在于：还包括按重量百分比计0.5~1%的热稳定剂，所述热稳定剂为硬脂酸锌、季戊四醇、二盐基硬脂酸铅和月桂酸钙中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种全降解注塑产品，其特征在于，包括以下重量百分比的组成：

聚乳酸25~35%

聚丁二酸丁二醇酯25~35%

竹纤维12~15%

苎麻纤维12~15%

成核剂5~8%

增塑剂1~2%

碱处理剂1~2%

交联剂0.5~1%

热稳定剂0.5~1%。

6.根据权利要求5所述的一种全降解注塑产品，其特征在于，包括以下重量百分比的组成：

聚乳酸32%

聚丁二酸丁二醇酯30%

竹纤维15%

苎麻纤维15%

成核剂5%

增塑剂1%

碱处理剂1%

交联剂0.5%

热稳定剂0.5%。

7.一种全降解注塑产品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将原料按上述配比，称重后投入高混机混合5~10min；

第二步，将混合后的原料投入双螺杆挤出机造粒；

第三步，将造好的粒投入注塑机，按所需的产品模具，注塑成型；

第四步，将注塑出来的产品在烘道炉内进行二次加热。

8.根据权利要求7所述的一种全降解注塑产品的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为1:42，螺杆转速为400~600rpm，螺杆各段加热温度为150℃~185℃。

9.根据权利要求6所述的一种全降解注塑产品的制备方法，其特征在于：所述注塑机螺杆加热温度为160℃~185℃，所述注塑机螺杆施加的压力为45~140Mpa。

10.根据权利要求6所述的一种全降解注塑产品的制备方法，其特征在于：所述二次加热的温度为110℃~140℃，所述二次加热的时间为1~2min。