CN106433053B - 一种制备聚乳酸材料的方法及由该方法制备的聚乳酸材料 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种制备聚乳酸材料的方法及由该方法制备的聚乳酸材料，该方法包括以下步骤：a、将聚乳酸在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，得到熔融后的聚乳酸物料；b、将玄武岩纤维与所述熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，得到混合后的物料；c、将玻璃微珠与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，得到聚乳酸材料。该方法所制备的聚乳酸材料较传统的纯聚乳酸材料相比能够在保持材料刚性的同时提高韧性，并提高热变形温度，降低聚乳酸材料的密度。
Description
技术领域
本公开涉及高分子材料领域，具体地，涉及一种制备聚乳酸材料的方法及由该方法制备的聚乳酸材料。
背景技术
聚乳酸(PLA)，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生，生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，是理想的绿色高分子材料，是传统石化塑料的优良替代产品。
但是，纯聚乳酸材料的密度相比聚丙烯等通用塑料高20-30％，造成产品重量较大。此外，由于其玻璃化转化温度较低，在温度高于其玻璃化转化温度时极易变形、力学强度降低，无法满足塑料件的耐热稳定要求。
发明内容
本公开的目的是提供一种制备聚乳酸材料的方法及由该方法制备的聚乳酸材料，采用该方法制备的聚乳酸材料具有较高的热变形温度和力学强度。
为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种制备聚乳酸材料的方法，该方法包括以下步骤：a、将聚乳酸在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，得到熔融后的聚乳酸物料；b、将玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，得到混合后的物料；c、将玻璃微珠与步骤b中得到的所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，得到聚乳酸材料；在所述螺杆挤出机中，所述第一螺杆段、所述第二螺杆段和所述第三螺杆段在从入料到出料的方向上依次排列；其中，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述聚乳酸的含量为70-90重量份，所述玄武岩纤维的含量为2-15重量份，所述玻璃微珠的含量为1-12重量份。
优选地，所述聚乳酸的重均分子量为100000-250000。
优选地，该方法还包括，步骤a中，先将所述聚乳酸与增韧剂和热稳定剂混合，然后进行所述熔融处理，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述增韧剂的含量为1-5重量份，所述热稳定剂的含量为0.1-1重量份。
优选地，步骤a中的所述熔融处理的条件为：温度为175-190℃。
优选地，所述玄武岩纤维的直径为6-13μm，拉伸强度不低于3900MPa，弹性模量不低于85GPa。
优选地，该方法还包括，步骤b中，在将玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料混合前，先将所述玄武岩纤维进行硅烷偶联剂处理，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述硅烷偶联剂的含量为0.2-0.5重量份。
优选地，该方法还包括，将所述玄武岩纤维进行硅烷偶联剂处理后，再进行喷砂处理，得到喷砂处理后的玄武岩纤维，然后再将所述喷砂处理后的玄武岩纤维与所述熔融后的聚乳酸物料混合，所述喷砂处理包括：采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面，所述喷砂处理的条件为：喷枪压力为0.1-0.3MPa。
优选地，所述石英砂的粒径为0.2-0.5mm。
优选地，步骤b中的所述混合的条件为：温度为190-195℃。
优选地，步骤c中的所述玻璃微珠的粒径为10-30μm，抗压强度为10000-28000PSI。
优选地，步骤c中的所述玻璃微珠具有空心结构。
优选地，步骤c中的所述混合的条件为：温度为190-195℃。
本公开第二方面：提供一种聚乳酸材料，该聚乳酸材料是由本公开第一方面的方法制备得到的。
通过上述技术方案，本公开提供的方法所制备的聚乳酸材料较传统的纯聚乳酸材料相比能够在保持聚乳酸材料刚性的同时提高韧性，并提高热变形温度，降低聚乳酸材料的密度。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面：提供一种制备聚乳酸材料的方法，该方法包括以下步骤：a、将聚乳酸在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，得到熔融后的聚乳酸物料；b、将玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，得到混合后的物料；c、将玻璃微珠与步骤b中得到的所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，得到聚乳酸材料。根据本公开的第一方面，在所述螺杆挤出机中，所述第一螺杆段、所述第二螺杆段和所述第三螺杆段在从入料到出料的方向上依次排列。本领域技术人员所应当知晓的是，所述第一螺杆段、所述第二螺杆段和所述第三螺杆段是连续为一体的一根螺杆，本公开中为了描述方便，故将其作如此分段，此外，步骤a中聚乳酸可以通过第一螺杆段外侧的喂料口加入螺杆挤出机内，步骤b和步骤c中的玄武岩纤维和玻璃微珠可以分别通过第二螺杆段和第三螺杆段外侧的侧喂料口加入螺杆挤出机内，只要保证在螺杆挤出机中，熔融后的聚乳酸材料首先与玄武岩纤维混合，再加入玻璃微珠混合的两次混合步骤即可。螺杆挤出机可以为本领域技术人员所常规使用的，例如可以为南京科亚公司生产的型号为SK36的螺杆挤出机，螺杆转速可以在较大范围内变化，例如，螺杆转速可以为500-800r/min。
根据本公开的第一方面，玄武岩纤维是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的连续纤维，其密度一般在2.8-3.3g/cm3，将玄武岩纤维与聚乳酸混合所制备的聚乳酸材料可以提高其热变形温度，改善力学性能，但也势必会提高产品的密度。采用本公开第一方面所提供的方法，通过先后将聚乳酸与玄武岩纤维混合、再加入玻璃微珠混合的两次混合步骤，可以在不明显增大聚乳酸材料产品密度的条件下提高其热变形温度，得到具有耐热性、强度高的聚乳酸材料产品。本公开第一方面中的玄武岩纤维的直径可以为6-13μm，拉伸强度不低于3900MPa，弹性模量不低于85GPa，采用上述的玄武岩纤维可以在保持材料刚性的同时提高韧性，提高聚乳酸材料的热变形温度，并且不明显增大其密度。
根据本公开的第一方面，为了在不明显增大聚乳酸材料密度的条件下提高其热变形温度，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述聚乳酸的含量可以为70-90重量份，所述玄武岩纤维的含量可以为2-15重量份，所述玻璃微珠的含量可以为1-12重量份。在上述配比下，本公开的方法所制备的聚乳酸材料的密度不超过1.18g/cm3，热变形温度不低于80℃，拉伸强度可达到120MPa以上，拉伸模量可达到3600MPa以上，缺口冲击强度可达到10.8KJ/m2以上。
根据本公开的第一方面，所述聚乳酸的重均分子量可以在很大范围内变化，例如，所述聚乳酸的重均分子量可以为100000-250000。
根据本公开的第一方面，为了改善聚乳酸材料的物化性能，该方法还包括，步骤a中，先将所述聚乳酸与增韧剂和热稳定剂混合，然后进行所述熔融处理。其中，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述增韧剂的含量可以为1-5重量份，所述热稳定剂的含量可以为0.1-1重量份。在上述配比下所制备的聚乳酸材料具有较好的机械性能和耐热性能。所述增韧剂和热稳定剂的种类可以为本领域所常规使用的，优选地，所述增韧剂可以包括乙烯基共聚物、丙烯基共聚物和丁烯基共聚物中的至少一种，所述热稳定剂可以包括季戊四醇酯、丙酸十八碳醇酯和亚磷酸酯中的至少一种。
根据本公开的第一方面，步骤a中的所述熔融处理的条件可以为本领域技术人员所熟知的，例如，步骤a中的所述熔融处理的条件可以为：温度为175-190℃。
根据本公开的第一方面，为了提高玄武岩纤维与所述熔融后的聚乳酸物料的相容性，该方法还包括，步骤b中，在将玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料混合前，先将所述玄武岩纤维进行硅烷偶联剂处理。所述硅烷偶联剂处理可以为本领域的常规方法。其中，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述硅烷偶联剂的含量可以为0.2-0.5重量份。所述硅烷偶联剂可以为本领域所常规使用的，例如，所述硅烷偶联剂可以包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷和丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。经过硅烷偶联剂处理的玄武岩纤维可以按照上述方法在实验室中自行处理得到，也可以直接商购得到，例如可以为购自航天拓鑫玄武岩实业有限公司，牌号为BC9-360的玄武岩纤维等。
根据本公开的第一方面，为了提高玄武岩纤维的表面粗糙度，达到与聚乳酸更好的混合效果，该方法还包括，将所述玄武岩纤维进行硅烷偶联剂处理后，再进行喷砂处理，得到喷砂处理后的玄武岩纤维，然后再将所述喷砂处理后的玄武岩纤维与所述熔融后的聚乳酸物料混合。所述喷砂处理可以包括：采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面。所述喷砂处理的条件可以为：喷枪压力为0.1-0.3MPa。为了使玄武岩纤维表面具有合适的粗糙度，所述石英砂的粒径可以为0.2-0.5mm。
根据本公开的第一方面，步骤b中，为了使玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料混合地更均匀，步骤b中的所述混合的条件可以为：温度为190-195℃。
根据本公开的第一方面，步骤c中，将玻璃微珠与步骤b中得到的所述混合后的物料混合，可以降低聚乳酸材料的密度，减轻聚乳酸材料的重量。所述玻璃微珠为以二氧化硅、氧化铝为主要成分的球状轻质材料，其粒径可以为10-30μm，抗压强度可以为10000-28000PSI。为了进一步降低聚乳酸材料的密度，步骤c中的所述玻璃微珠可以具有空心结构。采用上述的玻璃微珠制备聚乳酸材料，可以在保持聚乳酸材料刚性的同时提高韧性，并提高热变形温度，降低聚乳酸材料的密度。
根据本公开的第一方面，步骤c中，为了使玻璃微珠与步骤b中得到的所述混合后的物料混合地更均匀，步骤c中的所述混合的条件可以为：温度为190-195℃。
采用本公开第一方面所提供的方法，将聚乳酸与增韧剂和热稳定剂混合后熔融，可以使聚乳酸具有较好的机械性能和耐热性能，玄武岩纤维经硅烷偶联剂处理和喷砂处理可以提高其与聚乳酸的相容性，将处理后的玄武岩纤维加入熔融的聚乳酸中先进行一次混合，混合均匀后再加入玻璃微珠，再次混合均匀，两次混合的步骤可以使玄武岩纤维和玻璃微珠更为均匀的分散于熔融的聚乳酸中，并降低螺杆剪切造成纤维、玻璃微珠的破裂，可以在不明显增大聚乳酸材料密度的条件下明显提高产品的热变形温度和力学强度。
本公开第二方面：提供一种聚乳酸材料，该聚乳酸材料是由本公开第一方面的方法制备得到的。本公开第二方面所提供的聚乳酸材料密度不超过1.18g/cm3，热变形温度不低于80℃，拉伸强度可达到120MPa以上，拉伸模量可达到3600MPa以上，缺口冲击强度可达到10.8KJ/m2以上。
以下通过实施例进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
实施例和对比例中，密度的测试方法参照ISO 1183-1A，拉伸强度及拉伸模量的测试方法参照ISO 527-2，缺口冲击强度的测试方法参照ISO179-1/1eA，维卡软化温度的测试方法参照ISO 306。
实施例和对比例所采用的螺杆挤出机为南京科亚公司生产的SK36型螺杆挤出机。
实施例1
将76重量份的聚乳酸(购自NatureWorks公司，牌号为4032D，重均分子量为150000-180000)与3重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为Biomax Strong100)和1重量份的热稳定剂(购自巴斯夫公司的牌号为1010的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和牌号为168的三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，按重量比为1:2进行复配后的混合物)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为175℃，得到熔融后的聚乳酸物料；取10重量份的玄武岩纤维(购自航天拓鑫玄武岩实业有限公司，牌号为BC9-360，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa，已经硅烷偶联剂处理)，采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面进行喷砂处理，喷枪压力为0.2MPa，石英砂的粒径为0.4mm；然后将处理后的玄武岩纤维与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，得到混合后的物料；将10重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM16K，粒径为20-25μm，抗压强度为16500PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为650r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
实施例2
将81重量份的聚乳酸(购自NatureWorks公司，牌号为4032D，重均分子量为150000-180000)与4.4重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为BiomaxStrong 100)和0.6重量份的热稳定剂(购自巴斯夫公司的牌号为1010的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和牌号为168的三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按重量比为1:2进行复配后的混合物)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为175℃，得到熔融后的聚乳酸物料；取8重量份的玄武岩纤维(购自航天拓鑫玄武岩实业有限公司，牌号为BC9-360，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa，已经硅烷偶联剂处理)，采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面进行喷砂处理，喷枪压力为0.2MPa，石英砂的粒径为0.4mm；然后将处理后的玄武岩纤维与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，得到混合后的物料；将6重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM16K，粒径为20-25μm，抗压强度为16500PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为650r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
实施例3
将87重量份的聚乳酸(购自NatureWorks公司，牌号为4032D，重均分子量为150000-180000)与2.3重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为BiomaxStrong 100)和0.2重量份的热稳定剂(购自巴斯夫公司的牌号为1010的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和牌号为168的三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按重量比为1:2进行复配后的混合物)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为175℃，得到熔融后的聚乳酸物料；取6重量份的玄武岩纤维(购自四川点石玄武纤维科技有限公司，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa)与0.5重量份的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(购自南京全希化工有限公司，牌号为KH-550)混合进行硅烷偶联剂处理，再采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面进行喷砂处理，喷枪压力为0.2MPa，石英砂的粒径为0.4mm；然后将处理后的玄武岩纤维与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，得到混合后的物料；将4重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM16K，粒径为20-25μm，抗压强度为16500PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为650r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
实施例4
将70重量份的聚乳酸(购自NatureWorks，牌号为4043D，重均分子量为160000-190000)与5重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为Biomax Strong 120)和0.8重量份的热稳定剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(购自巴斯夫公司，牌号为1010)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为185℃，得到熔融后的聚乳酸物料；将12重量份的玄武岩纤维(购自四川点石玄武纤维科技有限公司，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa)与0.2重量份的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(购自南京全希化工有限公司，牌号为KH-550)混合进行硅烷偶联剂处理，再采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面进行喷砂处理，喷枪压力为0.2MPa，石英砂的粒径为0.4mm；然后将处理后的玄武岩纤维与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，得到混合后的物料；将12重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM30K，粒径为13-19μm，抗压强度为28000PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为750r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
实施例5
将90重量份的聚乳酸(购自NatureWorks，牌号为4043D，重均分子量为160000-190000)与4.4重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为Biomax Strong 120)和0.1重量份的热稳定剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(购自巴斯夫公司，牌号为1076)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为185℃，得到熔融后的聚乳酸物料；将3重量份的玄武岩纤维(购自四川点石玄武纤维科技有限公司，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa)与0.5重量份的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(购自南京全希化工有限公司，牌号为KH-550)混合进行硅烷偶联剂处理，再采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面进行喷砂处理，喷枪压力为0.2MPa，石英砂的粒径为0.4mm；然后将处理后的玄武岩纤维与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，得到混合后的物料；将2重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM30K，粒径为13-19μm，抗压强度为28000PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为750r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
对比例1
将90重量份的聚乳酸(购自NatureWorks，牌号为4043D，重均分子量为160000-190000)与4.4重量份的增韧剂乙烯基共聚物(杜邦公司，牌号为Biomax Strong 120)和0.1重量份的热稳定剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(购自巴斯夫公司，牌号为1076)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为185℃，得到熔融后的聚乳酸物料；将5.5重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM30K，粒径为13-19μm，抗压强度为28000PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为750r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
对比例2
将90重量份的聚乳酸(购自NatureWorks，牌号为4043D，重均分子量为160000-190000)与4.4重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为Biomax Strong 120)和0.1重量份的热稳定剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(购自巴斯夫公司，牌号为1076)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为185℃，得到熔融后的聚乳酸物料；将5重量份的玄武岩纤维(购自四川点石玄武纤维科技有限公司，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa))与0.5重量份的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(购自南京全希化工有限公司，牌号为KH-550)混合进行硅烷偶联剂处理，再采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面进行喷砂处理，喷枪压力为0.2MPa，石英砂的粒径为0.4mm；然后将处理后的玄武岩纤维与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为750r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
对比例3
将90重量份的聚乳酸(购自NatureWorks，牌号为4043D，重均分子量为160000-190000)与4.4重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为Biomax Strong 120)和0.1重量份的热稳定剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(购自巴斯夫公司，牌号为1076)混合，在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，温度为185℃，得到熔融后的聚乳酸物料；将3.5重量份的玻璃纤维(购自泰山玻璃纤维有限公司，牌号为TCR736，直径为13μm，拉伸强度≥3500MPa，弹性模量≥70GPa)与熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，温度为190℃，得到混合后的物料；将2重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM30K，粒径为13-19μm，抗压强度为28000PSI)与所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，温度为190℃，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。螺杆挤出机的螺杆转速为750r/min。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
对比例4
将90重量份的聚乳酸(购自NatureWorks，牌号为4043D，重均分子量为160000-190000)、4.4重量份的增韧剂乙烯基共聚物(购自杜邦公司，牌号为Biomax Strong 120)、0.1重量份的热稳定剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(购自巴斯夫公司，牌号为1076))、3重量份的玄武岩纤维(购自四川点石玄武纤维科技有限公司，直径为9μm，拉伸强度≥3900MPa，弹性模量≥85GPa)、0.5重量份的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(购自南京全希化工有限公司，牌号为KH-550)和2重量份的玻璃微珠(购自3M公司，牌号为iM30K，粒径为13-19μm，抗压强度为28000PSI)加入螺杆挤出机内混合，温度为190℃，螺杆转速为500r/min，挤出切粒得到本实施例的聚乳酸材料。检测所得聚乳酸材料的密度、拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度和维卡软化温度，检测结果见表1。
表1
由表1可见，采用本公开所提供的方法所制备的聚乳酸材料的密度不超过1.18g/cm3，热变形温度不低于80℃，拉伸强度可达到120MPa以上，拉伸模量可达到3600MPa以上，缺口冲击强度可达到10.8KJ/m2以上，即采用本公开的方法所制备的聚乳酸材料可以在保持材料刚性的同时提高韧性，并提高热变形温度，降低聚乳酸材料的密度，具有较好的综合性能。由实施例与对比例的对比也可以看出，当不含玄武岩纤维、或不含玻璃微珠、或采用玻璃纤维替换玄武岩纤维时，所制备的聚乳酸材料的热变形温度较低或力学性能较差，当不采用分批混合，而是将所有原料一批混合进行挤出时，所制备的聚乳酸材料的密度高且力学性能较差。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (11)
1.一种制备聚乳酸材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、将聚乳酸在螺杆挤出机的第一螺杆段进行熔融处理，得到熔融后的聚乳酸物料；
b、将玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料在螺杆挤出机的第二螺杆段混合，得到混合后的物料；
c、将玻璃微珠与步骤b中得到的所述混合后的物料在螺杆挤出机的第三螺杆段混合，得到聚乳酸材料；
在所述螺杆挤出机中，所述第一螺杆段、所述第二螺杆段和所述第三螺杆段在从入料到出料的方向上依次排列；
其中，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述聚乳酸的含量为70-90重量份，所述玄武岩纤维的含量为2-15重量份，所述玻璃微珠的含量为1-12重量份；
步骤b中，在将玄武岩纤维与步骤a中得到的所述熔融后的聚乳酸物料混合前，先将所述玄武岩纤维进行硅烷偶联剂处理，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述硅烷偶联剂的含量为0.2-0.5重量份；将所述玄武岩纤维进行硅烷偶联剂处理后，再进行喷砂处理，得到喷砂处理后的玄武岩纤维，然后再将所述喷砂处理后的玄武岩纤维与所述熔融后的聚乳酸物料混合，所述喷砂处理包括：采用喷枪将石英砂喷至所述玄武岩纤维表面，所述喷砂处理的条件为：喷枪压力为0.1-0.3MPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚乳酸的重均分子量为100000-250000。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括，步骤a中，先将所述聚乳酸与增韧剂和热稳定剂混合，然后进行所述熔融处理，以100重量份的所述聚乳酸材料为基准，所述增韧剂的含量为1-5重量份，所述热稳定剂的含量为0.1-1重量份。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a中的所述熔融处理的条件为：温度为175-190℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述玄武岩纤维的直径为6-13μm，拉伸强度不低于3900MPa，弹性模量不低于85GPa。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述石英砂的粒径为0.2-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b中的所述混合的条件为：温度为190-195℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c中的所述玻璃微珠的粒径为10-30μm，抗压强度为10000-28000PSI。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其中，步骤c中的所述玻璃微珠具有空心结构。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤c中的所述混合的条件为：温度为190-195℃。
11.一种聚乳酸材料，其特征在于，该聚乳酸材料是由权利要求1-10中任意一项所述的方法制备得到的。
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