CN106883569A - 一种高耐热低翘曲改性pla及其制备方法 - Google Patents

一种高耐热低翘曲改性pla及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐热低翘曲PLA及其制备方法。一种高耐热低翘曲PLA,包含如下按质量百分比计的原料：35‑65％的聚乳酸，30‑60％的无机粉体母粒，3‑10％增韧剂；0.5‑3％成核剂；0.5‑2％抗氧化剂；0.5‑3％增塑剂；0.5‑2％润滑剂。本发明制备的高耐热低翘曲改性PLA，特别适用于采用模外结晶工艺生产的注塑制品，可以使制品在退火结晶过程中低翘曲，不变形，在改善制品耐热性能的同时保证其使用性能，可广泛应用于有耐热使用要求的日用品和电子电器等注塑制品上。

Description

一种高耐热低翘曲改性PLA及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高耐热低翘曲改性PLA及其制备方法领域。
背景技术
在如今石化资源日益稀缺的时代，聚乳酸(PLA)作为一种生物基来源和可降解的高分子材料，越来越受到人们的关注和使用。但是聚乳酸本身存在着韧性差，不耐热的缺点，使其难以作为通用塑料和工程塑料的替代材料。
目前，对聚乳酸的耐热性能改性主要是通过改性树脂配方和生产工艺相结合的方式，首先通过成核剂的添加使聚乳酸树脂具有快的结晶速率，并通过模内结晶或模外结晶的方式使聚乳酸树脂结晶，获得制品的高耐热性能。采用模内结晶时，需要通过对模具加温，由于模内结晶注塑的周期一般在50-100s，占用模具时间，并且能耗消耗大，使得生产成本一直居高不下。而采用模外结晶时，产品的注塑周期缩短，采用烘房或烘道对注塑制品进行退火处理，可以提高机器的生产效率，受到更多制造业者的认可。但是由于聚乳酸制品在退火结晶过程中伴随着分子链的重新排列，导致制品本身出现翘曲变形，失去使用性能，成为许多制造业者不得不面对的问题。
因此，开发一种具有高耐热并且在采用模外结晶工艺处理下制品低翘曲的聚乳酸改性树脂，有助于降低生产成本，并且极大地扩展聚乳酸的应用和制品结构的多样性。
发明内容
本发明的范围只由权利要求书所规定，在任何程度上都不受这一节发明内容的陈述所限。
为开发一种具有高耐热并且在采用模外结晶工艺处理下制品低翘曲的PLA改性树脂，本发明公开了一种高耐热低翘曲改性PLA，其技术方案为：
一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的高耐热低翘曲改性PLA包含如下按质量百分比计的原料：35-65％的聚乳酸，30-60％的无机粉体母粒，3-10％增韧剂；0.5-3％成核剂；0.5-2％抗氧化剂；0.5-3％增塑剂；0.5-2％润滑剂；所述的无机粉体母粒由聚乳酸和无机粉体按40：60的比例组成。
优选地，一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的高耐热低翘曲改性PLA包含如下按质量百分比的原料：48％的聚乳酸，40％的无机粉体母粒，7％的增韧剂；0.8％成核剂；1％抗氧化剂；2％增塑剂；1.2％润滑剂。
其中，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯三元共聚物(MBS)、甲基丙烯酸酯缩水甘油酯(GMA)类共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯二元共聚物(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的至少一种，优选甲基丙烯酸酯缩水甘油酯共聚物AX8900。
其中，所述的成核剂为酰肼类、多酰胺类、羧酸盐类、无机层状硅酸盐类的至少一种，优选多酰胺类TMC-300。
其中，所述的抗氧剂为主抗氧剂受阻酚类与辅助抗氧剂亚磷酸酯类按8:2～1：2比例复配。
其中，所述的增塑剂为环氧大豆油(ESO)、乙酰柠檬酸三正丁酯(TBC)、聚乙二醇(PEG)的至少一种，优选环氧大豆油。
其中，所述的润滑剂为硅酮、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的至少一种，优选EBS。
其中，所述的无机粉体母料中的无机粉体为球状的碳酸钙、玻璃微珠、硫酸钡中的至少一种，优选硫酸钡。
一种高耐热低翘曲PLA的制备方法，按如下步骤进行：
(1)无机粉体母粒的制备：
将占无机粉体总质量的0.5～1.5％的硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的质量比为5：1～10：1；
在15～30℃下，边搅拌稀释液边加入按比例称量好的无机粉体，待无机粉体全部加入后继续搅拌5～10min,然后在60～80℃下干燥4h以上；
将干燥后的无机粉体与聚乳酸以60:40的比例通过双螺杆挤出机熔融挤出，制备无机粉体母粒。
(2)将聚乳酸、增韧剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、成核剂按一定比例混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口进料，无机粉体母粒按一定比例从侧喂料口进料，经过熔融挤出，切成粒子，干燥，既得高耐热低翘曲改性PLA。
本发明制备的高耐热低翘曲改性PLA，采用的无机粉体为各向同性的球状填料，相比其他各向异性填料如片状填料滑石粉、针状填料如硅灰石、纤维状填料如玻璃纤维等，能够更好地控制材料的翘曲变形程度。因此，特别适用于采用模外结晶工艺生产的注塑制品，可以使制品在退火结晶过程中低翘曲，不变形，在改善制品耐热性能的同时保证其使用性能，可广泛应用于有耐热使用要求的日用品和电子电器等注塑制品上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述。以下具体实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。
一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的高耐热低翘曲改性PLA包含如下按质量百分比计的原料：35-65％的聚乳酸，30-60％的无机粉体母粒，3-10％增韧剂；0.5-3％成核剂；0.5-2％抗氧化剂；0.5-3％增塑剂；0.5-2％润滑剂。其中，所述的无机粉体母粒由聚乳酸和无机粉体按40：60的比例组成。
其中，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯三元共聚物(MBS)、甲基丙烯酸酯缩水甘油酯(GMA)类共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯二元共聚物(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的至少一种，优选甲基丙烯酸酯缩水甘油酯共聚物AX8900；
其中，所述的成核剂为酰肼类、多酰胺类、羧酸盐类、无机层状硅酸盐类的至少一种，优选多酰胺类TMC-300；
其中，所述的抗氧剂为主抗氧剂受阻酚类与辅助抗氧剂亚磷酸酯类按8:2～1：2比例复配；
其中，所述的增塑剂为环氧大豆油(ESO)、乙酰柠檬酸三正丁酯(TBC)、聚乙二醇(PEG)的至少一种，优选环氧大豆油；
其中，所述的润滑剂为硅酮、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的至少一种，优选EBS。
其中，所述的无机粉体母料中的无机粉体为球状的碳酸钙、玻璃微珠、硫酸钡中的至少一种，优选硫酸钡。
一种高耐热低翘曲PLA的制备方法，按如下步骤进行：
(1)无机粉体母粒的制备：
将占无机粉体总质量的0.5～1.5％的硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的质量比为5：1～10：1；
在15～30℃下，边搅拌稀释液边加入按比例称量好的无机粉体，待无机粉体全部加入后继续搅拌5～10min,然后在60～80℃下干燥4h以上；
将干燥后的无机粉体与PLA颗粒以60:40的比例通过双螺杆挤出机熔融挤出，制备无机粉体母粒。
(2)将聚乳酸、增韧剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、成核剂按一定比例混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口进料，无机粉体母粒按一定比例从侧喂料口进料，经过熔融挤出，切成粒子，干燥，既得高耐热低翘曲改性PLA。
实施例1
一种高耐热低翘曲改性PLA，其组分按质量百分数比包含：48％的聚乳酸，40％的无机粉体母粒(硫酸钡)，7％的增韧剂(AX8900)；0.8％成核剂(多酰胺类TMC-300)；1％抗氧化剂(AT1076和AT168以1：2比例复配)；2％增塑剂(ESO)；1.2％润滑剂(EBS)。
按上述制备方法进行制备。物性测试见表1。
实施例2
一种高耐热低翘曲改性PLA，其组分按质量百分数比包含：42％的聚乳酸，40％的无机粉体母粒(碳酸钙)，10％的增韧剂(AX8900)；2％成核剂(多酰胺类TMC-300)；2％抗氧化剂(AT1076和AT168以8:2比例复配)；3％增塑剂(PEG)；1％润滑剂(EBS)。
按上述制备方法进行制备。物性测试见表1。
实施例3
一种高耐热低翘曲改性PLA，其组分按质量百分数比包含：50.5％的聚乳酸，35％的无机粉体母粒(玻璃微珠)，8％的增韧剂(AX8900)；1.5％成核剂(多酰胺类TMC-300)；1％抗氧化剂(AT1076和AT168以6：4比例复配)；2.5％增塑剂(ESO)；1.5％润滑剂(EBS)。
按上述制备方法进行制备。物性测试见表1。
实施例4
一种高耐热低翘曲改性PLA，其组分按质量百分数比包含：65％的聚乳酸，30％的无机粉体母粒(硫酸钡)，3％的增韧剂(AX8900)；0.5％成核剂(多酰胺类TMC-300)；0.5％抗氧化剂(AT1076和AT168以5：5比例复配)；0.5％增塑剂(ESO)；0.5％润滑剂(EBS)。
按上述制备方法进行制备。物性测试见表1。
实施例5
一种高耐热低翘曲改性PLA，其组分按质量百分数比包含：40％的聚乳酸，50％的无机粉体母粒(硫酸钡)，4％的增韧剂(AX8900)；1.5％成核剂(多酰胺类TMC-300)；1.5％抗氧化剂(AT1076和AT168以4:6比例复配)；1.8％增塑剂(ESO)；1.2％润滑剂(EBS)。
按上述制备方法进行制备。物性测试见表1。
实施例6
一种高耐热低翘曲改性PLA，其组分按质量百分数比包含：35％的聚乳酸，60％的无机粉体母粒(硫酸钡)，3％的增韧剂(AX8900)；0.5％成核剂(多酰胺类TMC-300)；0.5％抗氧化剂(AT1076和AT168以3:7比例复配)；0.5％增塑剂(ESO)；0.5％润滑剂(EBS)。
按上述制备方法进行制备。物性测试见表1。
表1各实施例物性测试结果

Claims (9)

1.一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的高耐热低翘曲改性PLA包含如下按质量百分比计的原料：35-65％的聚乳酸，30-60％的无机粉体母粒，3-10％增韧剂；0.5-3％成核剂；0.5-2％抗氧化剂；0.5-3％增塑剂；0.5-2％润滑剂；所述的无机粉体母粒由聚乳酸和无机粉体按40：60的比例组成。
2.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，优选地，所述的高耐热低翘曲改性PLA包含如下按质量百分比的原料：48％的聚乳酸，40％的无机粉体母粒，7％的增韧剂；0.8％成核剂；1％抗氧化剂；2％增塑剂；1.2％润滑剂。
3.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯三元共聚物(MBS)、甲基丙烯酸酯缩水甘油酯(GMA)类共聚物、己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯二元共聚物(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的至少一种，优选甲基丙烯酸酯缩水甘油酯共聚物AX8900。
4.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的成核剂为酰肼类、多酰胺类、羧酸盐类、无机层状硅酸盐类的至少一种，优选多酰胺类TMC-300。
5.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的抗氧剂为主抗氧剂受阻酚类与辅助抗氧剂亚磷酸酯类按8：2～1：2比例复配。
6.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的增塑剂为环氧大豆油(ESO)、乙酰柠檬酸三正丁酯(TBC)、聚乙二醇(PEG)的至少一种，优选环氧大豆油。
7.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的润滑剂为硅酮、乙撑双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的至少一种，优选EBS。
8.如权利要求1所述的一种高耐热低翘曲改性PLA，其特征在于，所述的无机粉体母料中的无机粉体为球状的碳酸钙，玻璃微珠，硫酸钡中的至少一种，优选硫酸钡。
9.一种高耐热低翘曲PLA的制备方法，按如下步骤进行：
(1)无机粉体母粒的制备：
将占无机粉体总质量的0.5～1.5％的硅烷偶联剂用无水乙醇进行稀释，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的质量比为5：1～10：1；
在15～30℃下，边搅拌稀释液边加入按比例称量好的无机粉体，待无机粉体全部加入后继续搅拌5～10min,然后在60～80℃下干燥4h以上；
将干燥后的无机粉体与聚乳酸以60:40的比例通过双螺杆挤出机熔融挤出，制备无机粉体母粒。
(2)将聚乳酸、增韧剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、成核剂按一定比例混合均匀，从双螺杆挤出机的主喂料口进料，无机粉体母粒按一定比例从侧喂料口进料，经过熔融挤出，切成粒子，干燥，既得高耐热低翘曲改性PLA。
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