CN105802166A - 一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸、聚丁烯、变性淀粉、蓖麻油、碱化改性汉麻纤维、聚己二酸丙三醇酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、十二烷基水杨酸钼、聚碳酸丁酯、聚异丁烯琥珀酰亚胺、SAN‑g‑GMA、硫代二丙酸二月桂酯、环氧丙基三甲基碘化铵。本发明制备的聚乳酸/聚丁烯合金材料，拉伸强度为42‑54MPa；缺口冲击强度为182‑203 J/m，热变形温度为89‑96℃，显示较好的拉伸韧性和冲击韧性，同时热变形温度较高，解决了传统的聚乳酸材料的韧性差以及热稳定性差的问题。

Description

一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸由于其能够完全降解形成二氧化碳和水，不会污染环境，已经在生物医用材料以及包装材料等领域广泛应用。然而聚乳酸材料本身的脆性高以及热稳定性差等不足，因此需要进行改性和复合。
聚丁烯是丁烯单体经过配位聚合得到的，可以作为高强度的塑料、热塑性弹性体以及弹性体材料使用。聚丁烯材料具有突出的耐蠕变性、抗冲击性和耐环境应力开裂性，然而聚丁烯材料成本较高致使其工业化较少。因此，开发出合适配方和制备方法的聚乳酸与聚丁烯合金材料，以增加聚乳酸材料的韧性和热稳定性，显得尤为必要。
发明内容
本发明所要解决现有技术问题的以上不足，提供一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸64-80份、聚丁烯40-55份、变性淀粉15-25份、蓖麻油10-18份、碱化改性汉麻纤维7-16份、聚己二酸丙三醇酯5-12份、聚乙二醇二缩水甘油醚6-10份、十二烷基水杨酸钼4-10份、聚碳酸丁酯12-18份、聚异丁烯琥珀酰亚胺7-16份、SAN-g-GMA 5-9份、硫代二丙酸二月桂酯2-7份、环氧丙基三甲基碘化铵3-9份。
优选的，所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。
所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料，该合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸70份、聚丁烯46份、变性淀粉18份、蓖麻油13份、碱化改性汉麻纤维14份、聚己二酸丙三醇酯9份、聚乙二醇二缩水甘油醚7份、十二烷基水杨酸钼5份、聚碳酸丁酯16份、聚异丁烯琥珀酰亚胺12份、SAN-g-GMA 7份、硫代二丙酸二月桂酯5份、环氧丙基三甲基碘化铵6份。
本发明还提供上述所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为1500-3000rpm，混合温度为75-90℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以50-200rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
优选的，所述步骤2中高速混合机的混合速度为2000rpm，混合温度为86℃。
所述步骤3中双螺杆挤出机中挤出速度为150rpm。
由于采用了以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明制备的聚乳酸/聚丁烯合金材料，拉伸强度为42-54MPa；缺口冲击强度为182-203 J/m，热变形温度为89-96℃，显示较好的拉伸韧性和冲击韧性，同时热变形温度较高，解决了传统的聚乳酸材料的韧性差以及热稳定性差的问题。本发明的制备方法简单，原料易得，适合规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸64份、聚丁烯40份、变性淀粉15份、蓖麻油10份、碱化改性汉麻纤维7份、聚己二酸丙三醇酯5份、聚乙二醇二缩水甘油醚6份、十二烷基水杨酸钼4份、聚碳酸丁酯12份、聚异丁烯琥珀酰亚胺7份、SAN-g-GMA 5份、硫代二丙酸二月桂酯2份、环氧丙基三甲基碘化铵3份。
所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为1500rpm，混合温度为75℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以50rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
实施例2
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸80份、聚丁烯55份、变性淀粉25份、蓖麻油18份、碱化改性汉麻纤维16份、聚己二酸丙三醇酯12份、聚乙二醇二缩水甘油醚10份、十二烷基水杨酸钼10份、聚碳酸丁酯18份、聚异丁烯琥珀酰亚胺16份、SAN-g-GMA 9份、硫代二丙酸二月桂酯7份、环氧丙基三甲基碘化铵9份。
所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为3000rpm，混合温度为90℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以200rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
实施例3
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸72份、聚丁烯47份、变性淀粉20份、蓖麻油14份、碱化改性汉麻纤维12份、聚己二酸丙三醇酯8份、聚乙二醇二缩水甘油醚8份、十二烷基水杨酸钼7份、聚碳酸丁酯15份、聚异丁烯琥珀酰亚胺12份、SAN-g-GMA 7份、硫代二丙酸二月桂酯5份、环氧丙基三甲基碘化铵6份。
所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为2200rpm，混合温度为82℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以125rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
实施例4
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸70份、聚丁烯46份、变性淀粉18份、蓖麻油13份、碱化改性汉麻纤维14份、聚己二酸丙三醇酯9份、聚乙二醇二缩水甘油醚7份、十二烷基水杨酸钼5份、聚碳酸丁酯16份、聚异丁烯琥珀酰亚胺12份、SAN-g-GMA 7份、硫代二丙酸二月桂酯5份、环氧丙基三甲基碘化铵6份。
所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为2000rpm，混合温度为86℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以150rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
实施例5
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸65份、聚丁烯48份、变性淀粉19份、蓖麻油14份、碱化改性汉麻纤维9份、聚己二酸丙三醇酯7份、聚乙二醇二缩水甘油醚8份、十二烷基水杨酸钼7份、聚碳酸丁酯16份、聚异丁烯琥珀酰亚胺8份、SAN-g-GMA5份、硫代二丙酸二月桂酯4份、环氧丙基三甲基碘化铵4份。
所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
本实施例所述增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为2200rpm，混合温度为82℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以130rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：不含变性淀粉、蓖麻油和聚己二酸丙三醇酯。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：不含碱化改性汉麻纤维和十二烷基水杨酸钼。
性能测试
对上述实施例和对比例所制备的聚乳酸/聚丁烯合金材料进行各项性能测试，具体测试结果见下表所示：
拉伸强度/MPa 缺口冲击强度/J/m 热变形温度/℃
实施例1 42 203 89
实施例2 47 195 93
实施例3 51 182 92
实施例4 54 185 96
实施例5 48 196 93
对比例1 37 219 78
对比例2 39 224 75
由上表可知，本发明制备的聚乳酸/聚丁烯合金材料（实施例1至5），拉伸强度为42-54MPa；缺口冲击强度为182-203 J/m，热变形温度为89-96℃，显示较好的拉伸韧性和冲击韧性，同时热变形温度较高，解决了传统的聚乳酸材料的韧性差以及热稳定性差的问题。
相比于实施例1，对比例1、2制备的合金材料的拉伸强度、缺口冲击强度和热变形温度均有所下降，说明原料中变性淀粉、蓖麻油和聚己二酸丙三醇酯，以及碱化改性汉麻纤维和十二烷基水杨酸钼对制备的聚乳酸/聚丁烯合金材料的韧性和热稳定性有一定影响。

Claims (7)

1. 一种增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料，其特征在于，该合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸64-80份、聚丁烯40-55份、变性淀粉15-25份、蓖麻油10-18份、碱化改性汉麻纤维7-16份、聚己二酸丙三醇酯5-12份、聚乙二醇二缩水甘油醚6-10份、十二烷基水杨酸钼4-10份、聚碳酸丁酯12-18份、聚异丁烯琥珀酰亚胺7-16份、SAN-g-GMA 5-9份、硫代二丙酸二月桂酯2-7份、环氧丙基三甲基碘化铵3-9份。
2. 根据权利要求1所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量为40000-100000。
3. 根据权利要求1所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料，其特征在于，所述变性淀粉为经过氧化改性处理的木薯变性淀粉。
4. 根据权利要求1所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料，其特征在于，该合金材料由如下重量份的原料制备而得：聚乳酸70份、聚丁烯46份、变性淀粉18份、蓖麻油13份、碱化改性汉麻纤维14份、聚己二酸丙三醇酯9份、聚乙二醇二缩水甘油醚7份、十二烷基水杨酸钼5份、聚碳酸丁酯16份、聚异丁烯琥珀酰亚胺12份、SAN-g-GMA 7份、硫代二丙酸二月桂酯5份、环氧丙基三甲基碘化铵6份。
5. 如权利要求1至4任一项所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配置各原料；
步骤2：将上述各原料投入到高速混合机中混合均匀，得到混合料，其中混合速度为1500-3000rpm，混合温度为75-90℃；
步骤3：将上述混合料投入到双螺杆挤出机中在170-195℃温度下以50-200rpm的挤出速度熔融挤出，水冷后干燥造粒即得所述合金材料。
6. 根据权利要求5所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中高速混合机的混合速度为2000rpm，混合温度为86℃。
7. 根据权利要求1所述的增韧聚乳酸/聚丁烯合金材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中双螺杆挤出机中挤出速度为150rpm。
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