CN106496988A - 含聚乳酸/聚碳酸酯(pc)合金生物降解材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含聚碳酸酯(PC)和聚乳酸共混物合金的生物降解材料及其制备方法。所述的共混物合金由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量比：聚碳酸酯为30％～50％、聚乳酸30％～50％、相容剂为5％～10％。本发明的制备方法为：先对聚乳酸和聚碳酸酯进行干燥处理1-2小时；然后将聚碳酸酯与聚乳酸和增容剂进行高速混合，通过双螺杆挤出机挤出造粒、烘干；并再次挤出造粒第二次，烘干。两次挤出造粒的温度控制在190～220℃。再将烘干料进行注射成型加工为片材制品。本发明制备的聚乳酸/聚碳酸酯共混合金片材制品具有良好的生物降解性能，解决了不可降解塑料成分聚碳酸酯对环境造成的污染。

Description

含聚乳酸/聚碳酸酯(PC)合金生物降解材料及其制备方法

技术领域

本发明是提高或解决非生物降解聚合物材料生物降解性能的技术问题。涉及到通过一种生物降解材料聚乳酸和一种非生物降解材料聚碳酸酯进行共混而制备聚乳酸/聚碳酸酯共混合金生物降解材料的方法。

背景技术

高分子材料的应用范围和用量在飞速增加，但是绝大多数高分子材料废弃以后在大自然的降解速度非常缓慢，严重污染环境。近年来,由于废弃塑料难以降解带来的白色污染日趋严重,引起了全世界的广泛关注,并采取了一些保护和限制措施，比如世界各国陆续出台了限制或禁止使用非降解塑料包装物的相关法规。所以，研发可降解高分子材料成为目前迫切需要解决的技术问题。

目前，可降解高分子材料的种类和用量不多，而聚乳酸是其中一种综合性能较好的可生物降解高分子材料。通过与聚乳酸共混或共聚制备可生物降解高分子材料合金是制备生物降解高分子材料的一种有效方法，也取得了一些成果和进展。但目前还有很大的局限性。比如能与聚乳酸共混制备完全生物降解高分子合金材料的另一种高分子材料组分本身也必须具有生物降解性能。所以聚乳酸生物降解共混合金材料其应用范围受到极大的限制。而采用其他高分子材料单体与聚乳酸单体进行共聚的方法来制备生物降解聚乳酸合金材料的方法，其成本较高，且能够与聚乳酸共聚的其他高分子单体种类也受到很大的限制。

本发明针对目前生物降解聚乳酸合金材料制备受到的限制，采用一种完全不同的思路和方法，以非生物降解的聚碳酸酯材料与生物降解材料聚乳酸进行共混。通过添加相容剂，采用熔融共混工艺，制备聚乳酸与聚碳酸酯相容性极好的共混合金。通过提高聚乳酸与聚碳酸酯的相容性，来解决非生物降解高分子材料聚碳酸酯成为生物降解高分子材料的难题。

发明内容：

针对本发明采用的基本思想和方法，本发明的目的是选用相容剂和采用熔融共混工艺来制备共混合金。提供一种含聚碳酸酯和聚乳酸的生物降解材料及其制备方法，解决不可降解塑料的生物降解难题，从而解决塑料对环境造成的白色污染,本发明适用薄膜、片材，管材等所有类型的该类合金高分子材料。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种含聚碳酸酯和聚乳酸的生物降解材料，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量比：

聚碳酸酯为40％～60％、聚乳酸30％～50％、相容剂为10％～15％。

最佳技术方案，由下列比例混合制成：

聚碳酸酯为45％，聚乳酸42％，相容剂为13％。

技术方案中所述的聚碳酸酯数均相对分子量-Mn为23000g/mol。

技术方案中所述的聚乳酸为重均分子量为8万至15万的左旋聚乳酸组成。

技术方案中所述的相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)，乙烯-丙烯酸丁酯(E-BA)，苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝马来酸酐，苯乙烯－马来酸酐无规聚物(SMA)，聚乳酸接枝马来酸酐(LAM)，钛酸正丁酯(TBT，酯交换催化剂)中的一种或任意按适当重量比例混合的混合物。

制备方法包括以下步骤：

(1)预先对聚碳酸酯和聚乳酸原料进行烘干处理1-2小时，烘干温度80～100℃，封闭待用；

(2)将聚碳酸酯、相容剂、聚乳酸在高速混合机中共混均匀；混合温度在80～100℃。

(3)将步骤2中的混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒的温度在190-220℃之间；

(4)将步骤3得到的混合物料再次烘干。烘干温度100～110℃。

(5)将步骤4中的烘干混合物在双螺杆挤出机中再次挤出造粒，造粒的温度在190-220℃之间；

(6)将再次挤出造粒得到的颗粒烘干后注塑，制成合金片材或其他制品。注塑前烘干温度在100～110℃之间。

从上述技术方案实施中采用的技术与现有技术相比具有下列优点：

(1)采用的是一种全新的思路和技术，通过增加聚乳酸与其他非生物降解聚合物的相容性，利用聚乳酸的相容性和生物降解性能来拆散和降低其他非降解高分子材料的分子间结合力，从而提高和实现非生物降解高分子组分的生物降解性能。这种技术不仅适用于聚碳酸酯材料，可以预计也是解决其他热塑性高分子材料的生物降解难题的一种有效的方法。

(2)主要原材料为生物降解的聚乳酸和非生物降解的聚碳酸酯。因为聚碳酸酯的韧性好，与聚乳酸共混，能解决聚乳酸材料的韧性差的缺点。

(3)使用过的制品能在自然条件下分解为水和二氧化碳，生物降解速度快，而不会产生白色污染，符合环保的要求；

(4)生产过程可以机械化，自动化，规模化，产业化，成本较一般共混法和共聚法低廉，其适用性大大提高，其市场前景广阔，需求巨大。

具体实施方式

实施例1

按照重量比例称取聚碳酸酯为40％、聚乳酸50％、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)10％的混合料10公斤。将聚乳酸和聚碳酸酯先进行烘干处理1.5小时，然后将聚碳酸酯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)、聚乳酸在转速为800转/分钟的高速混合机中共混均匀，将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度为190～220℃。将挤出物料烘干。再次加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度任为190～220℃。将再次挤出得到的物料烘干后加入到注塑机中注塑出片材。然后进行自然降解实验。自然降解实验按照国标GB/T20197-2006的规定来进行。测试结果为：生物分解率为68％，超过国标规定的≥60％。

实施例2

按照重量比例称取聚碳酸酯为45％、聚乳酸42％、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)5％和乙烯-丙烯酸丁酯(E-BA)8％的混合料10公斤。将聚乳酸和聚碳酸酯先进行烘干处理1.5小时，然后将聚碳酸酯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)、聚乳酸在转速为800转/分钟的高速混合机中共混均匀，将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度为190～220℃。将挤出物料烘干。再次加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度任为190～220℃。将再次挤出得到的物料烘干后加入到注塑机中注塑出片材。然后进行自然降解实验。自然降解实验按照国标GB/T20197-2006的规定来进行。测试结果为：生物分解率为80％，超过国标规定的≥60％。

实施例3

按照重量比例称取聚碳酸酯为55％、聚乳酸30％、苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝马来酸酐5％，苯乙烯－马来酸酐无规聚物(SMA)5％，聚乳酸接枝马来酸酐(LAM)3％，钛酸正丁酯2％的混合料10公斤。将聚乳酸和聚碳酸酯先进行烘干处理1.5小时，然后将聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝马来酸酐，苯乙烯－马来酸酐无规聚物(SMA)，聚乳酸接枝马来酸酐(LAM)，钛酸正丁酯、聚乳酸在转速为800转/分钟的高速混合机中共混均匀，将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度为190～220℃。将挤出物料烘干。再次加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度任为190～220℃。将再次挤出得到的物料烘干后加入到注塑机中注塑出片材。然后进行自然降解实验。自然降解实验按照国标GB/T20197-2006的规定来进行。测试结果为：生物分解率为62％，超过国标规定的≥60％。。

以上所述，仅为本发明具体实施方式，但本发明的保护范围适用于采用本发明思路和方法的任何范围。采用本发明思路和方法中通过降低和拆散分子间作用力来降解高分子材料的方法均在本发明保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种含聚碳酸酯和聚乳酸共混物合金的生物降解材料，其主要特征在于其发明思想和方法，即本发明是通过增加生物降解高分子材料(聚乳酸)与非生物降解高分子材料(聚碳酸酯)之间的相容性，利用生物降解高分子材料组分的降解来降低和拆散非生物降解热塑性高分子材料组分的分子间作用力，通过生物降解高分子材料组分的降解将非生物降解高分子组分拆散成为单个分子，从而实现对非生物降解高分子材料组分的生物降解，具体所述的聚乳酸/聚碳酸酯合金生物降解材料主要由聚乳酸、聚碳酸酯、相容剂经过熔融共混得到，其原材料按比例混合而成，所述比例为重量比：聚碳酸酯为40％～60％、聚乳酸30％～50％、相容剂为10％～15％。

2.如权利要求1所述的一种含聚碳酸酯和聚乳酸共混物合金的生物降解材料中，其增容剂为下列之一或其混合物：乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)，乙烯-丙烯酸丁酯(E-BA)，苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝马来酸酐，苯乙烯－马来酸酐无规聚物(SMA)，聚乳酸接枝马来酸酐(LAM)，钛酸正丁酯(TBT，酯交换催化剂)。

3.如权利要求1所述的一种含聚碳酸酯和聚乳酸共混物合金的生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预先对聚碳酸酯和聚乳酸原料进行烘干处理1-2小时，烘干温度80～100℃，封闭待用；

(2)将聚碳酸酯、相容剂、聚乳酸在高速混合机中共混均匀；混合温度在80～100℃；

(3)将步骤2中的混合物在双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒的温度在190-220℃之间；

(4)将步骤3得到的混合物料再次烘干，烘干温度100～110℃；

(5)将步骤4中的烘干混合物在双螺杆挤出机中再次挤出造粒，造粒的温度在190-220℃之间；

(6)将再次挤出造粒得到的颗粒烘干后注塑，制成合金片材或其他制品，注塑前烘干温度在100～110℃之间。