CN107641302A

CN107641302A - 耐高温聚乳酸复合材料及其成型品

Info

Publication number: CN107641302A
Application number: CN201610573973.3A
Authority: CN
Inventors: 张莉
Original assignee: Mitac Precision Technology Kunshan Ltd
Current assignee: Mitac Precision Technology Kunshan Ltd
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-01-30

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种耐高温聚乳酸复合材料及其成型品。所述耐高温聚乳酸复合材料包括左旋聚乳酸树脂、右旋聚乳酸树脂、晶核剂、润滑剂、抗氧剂及无机增强填料。所述成型品由所述的耐高温聚乳酸复合材料构成。本发明的耐高温聚乳酸复合材料，将左旋聚乳酸树脂及右旋聚乳酸树脂混合，形成聚乳酸络合物提高聚乳酸的耐热性，并通过添加晶核剂缩短聚乳酸的结晶时间，由此将耐热温度由先前的50℃提升至110℃。因此，本发明的耐高温聚乳酸复合材料能够应用在餐具和医疗行业，扩大了应用范围。

Description

耐高温聚乳酸复合材料及其成型品

【技术领域】

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种耐高温聚乳酸复合材料及其成型品。

【背景技术】

聚乳酸是一种对环境友好的绿色可分解材料，具有良好的机械性能、物理性能、加工性能。因此，聚乳酸应用前景广阔，具有取代传统石油基聚合物的潜力。

然而，由于聚乳酸的耐温性不佳，不结晶的聚乳酸耐热温度只能达到50℃左右，从而限制了聚乳酸的应用范围。例如，不能应用于对耐热温度要求高的餐具和医疗行业。

有鉴于此，实有必要开发一种耐高温聚乳酸复合材料，以解决上述聚乳酸耐热温度低的问题。

【发明内容】

因此，本发明的目的是提供一种耐高温聚乳酸复合材料及其成型品，该聚乳酸复合材料具有较高的耐热温度，能够应用在餐具和医疗行业。

为了达到上述目的，本发明的耐高温聚乳酸复合材料，按重量份数表示包括：

可选地，所述左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂的重均分子量分别为1-10万。

可选地，所述晶核剂为芳香族酰胺化合物、脂肪族酰胺化合物、山梨糖醇化合物、金属有机磷酸盐化合物、安息香酸盐化合物、邻苯二酚、对苯二酚二羟乙基醚、4，4’.二羟基二苯基甲烷、1，4.苯二酚化合物、聚羟基乙酸及其衍生物、聚乙醇酸及其衍生物、碳纤维、木粉、有机纤维中的至少一种。

可选地，所述耐高温聚乳酸复合材料还包括0.1-20重量份的耐水解剂。

可选地，所述耐水解剂为二环己基碳二亚胺、双异丙基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、1，5-萘二异氰酸酯、氢化4，4-二苯甲烷二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、唑啉化合物中的至少一种。

可选地，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、硬脂酸中的至少一种。

可选地，所述抗氧剂为季戊四醇酯、4.4‘二(α,α二甲基苄基二苯胺)、N-苯基－N′-异丙基－对苯二胺、氢化喹啉混合物、N，N′-二(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-苯基-N′-(对-甲苯磺酰基)-对苯二胺、三(2,6-二-叔对丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。

可选地，所述无机填充材料为滑石粉、二氧化硅、碳纳米管、碳酸钙、有机纳米蒙脱土中的至少一种，所述无机填充材料的细度为500-6000目。

可选地，所述耐高温聚乳酸复合材料还包括静电防止剂、抗菌剂、紫外线吸收剂、脱模剂及着色剂中的至少一种。

另外，本发明还提供一种耐高温聚乳酸成型品，其由所述的耐高温聚乳酸复合材料构成。

相较于现有技术，本发明的耐高温聚乳酸复合材料，将左旋聚乳酸树脂及右旋聚乳酸树脂混合，形成聚乳酸络合物提高聚乳酸的耐热性，并通过添加晶核剂缩短聚乳酸的结晶时间，由此将耐热温度由先前的50℃提升至110℃；另外还通过添加耐水解剂提高了耐水解性，使聚乳酸复合材料应用在湿度环境下。因此，本发明的耐高温聚乳酸复合材料能够应用在餐具和医疗行业，扩大了应用范围。

【具体实施方式】

本发明的耐高温聚乳酸复合材料，按重量份数表示包括：

左旋聚乳酸树脂20-50份，所述左旋聚乳酸树脂的重均分子量为1-10万。

右旋聚乳酸树脂20-50份，所述右旋聚乳酸树脂的重均分子量为1-10万。通过将右旋聚乳酸树脂与左旋聚乳酸树脂混合，形成聚乳酸络合物，由此提高聚乳酸的耐热性。

晶核剂0.5-15份，所述晶核剂为芳香族酰胺化合物、脂肪族酰胺化合物、山梨糖醇化合物、金属有机磷酸盐化合物、安息香酸盐化合物、邻苯二酚、对苯二酚二羟乙基醚、4，4’.二羟基二苯基甲烷、1，4.苯二酚化合物、聚羟基乙酸及其衍生物、聚乙醇酸及其衍生物、碳纤维、木粉、有机纤维中的至少一种。所述晶核剂又称成核剂，能够缩短聚乳酸的结晶时间，提高结晶速度，在成型时时聚乳酸已完成结晶，由此可提高聚乳酸的耐热温度。

润滑剂0.5-20份，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、低分子量聚乙烯蜡、芥酸酰胺、硬脂酸中的至少一种。所述润滑剂不仅能够减小各组分内部之间的摩擦，在加工时还能够减小材料与机台之间的摩擦。

抗氧剂0.1-20份，所述抗氧剂为季戊四醇酯、4.4‘二(α,α二甲基苄基二苯胺)、N-苯基－N′-异丙基－对苯二胺、氢化喹啉混合物、N，N′-二(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-苯基-N′-(对-甲苯磺酰基)-对苯二胺、三(2,6-二-叔对丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种，所述抗氧剂可延缓或抑制材料氧化过程的进行，从而阻止材料的老化并延长其使用寿命。

无机填充材料0.5-40份，通过添加无机填充材料能够降低成本，且还能起到填充、增强及改善材料性能的效果。所述无机填充材料为滑石粉、二氧化硅、碳纳米管、碳酸钙、有机纳米蒙脱土中的至少一种，所述无机填充材料的细度为500-6000目，在细度为500目-1500目时能够达到最佳的效果。

其中，所述耐高温聚乳酸复合材料还包括0.1-20重量份的耐水解剂，所述耐水解剂为二环己基碳二亚胺、双异丙基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、1，5-萘二异氰酸酯、氢化4，4-二苯甲烷二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、唑啉化合物中的至少一种。所述耐水解剂能够提升所述复合材料的耐水解性，使聚乳酸复合材料应用在湿度环境下。

其中，在不影响本发明的效果范围内，为了得到其他功能性复合材料，所述耐高温聚乳酸复合材料还包括静电防止剂、抗菌剂、紫外线吸收剂、脱模剂及着色剂中的至少一种。

为了对本发明的目的、功效及技术手段有进一步的了解，现结合具体实施例说明如下。

实施例1

将晶核剂、润滑剂、抗氧剂及无机填充材料按比例称重并搅拌预处理，然后置于高速混合机中做高速混合，取出备用；将混合后的粉体、左旋聚乳酸树脂及右旋聚乳酸树脂在双螺杆挤出机中加工抽粒子；将粒子在80℃的条件下，在热风循环烘箱中干燥4小时；打样测试物性，并将剩余样条置于恒温恒湿烘箱内环测。

比较例1

将晶核剂、润滑剂、抗氧剂及无机填充材料按比例称重并搅拌预处理，然后置于高速混合机中做高速混合，取出备用；将混合后的粉体及左旋聚乳酸树脂在双螺杆挤出机中加工抽粒子；将粒子在80℃的条件下，在热风循环烘箱中干燥4小时；打样测试物性，并将剩余样条置于恒温恒湿烘箱内环测。

实施例2

将晶核剂、润滑剂、抗氧剂、耐水解剂及无机填充材料按比例称重并搅拌预处理，然后置于高速混合机中做高速混合，取出备用；将混合后的粉体、左旋聚乳酸树脂及右旋聚乳酸树脂在双螺杆挤出机中加工抽粒子；将粒子在80℃的条件下，在热风循环烘箱中干燥4小时；打样测试物性，并将剩余样条置于恒温恒湿烘箱内环测。

将以上实施例1、2及对比例1进行测试，测试结果如表1所示：

表1：实施例及对比例测试结果

测试项目	实施例1	实施例2	对比例1
				拉伸强度(MPa)	67.8	67.8	54
断裂伸长率(％)	6.2	6.0	2.4
				弯曲强度(MPa)	88.4	88.6	80
弯曲模量(MPa)	4463	4458	3862
				冲击强度(KJ/m²)	4.2	4.2	2.4
熔点(℃)	210-220	210-220	160-170
				负荷变形温度(℃)	100	100	58

将实施例1、2及对比例1中的剩余样条置于75℃恒温90％恒湿的烘箱内环测36小时，测试结果如表2所示：

表2：实施例及对比例环测测试结果

测试项目	实施例1	实施例2	对比例1
				拉伸强度(MPa)	62	65	46
断裂伸长率(％)	8.2	7.2	1.8
				弯曲强度(MPa)	80	85	68
弯曲模量(MPa)	3800	4020	3040
				冲击强度(KJ/m²)	6.8	6.5	2.5

通过表1可以得知：将实施例1、2与对比例1作比较，将左旋聚乳酸树脂及右旋聚乳酸树脂混合，形成聚乳酸络合物能够极大程度地提高聚乳酸的耐热性，能够将负荷变形温度由58℃提升至100℃，且还提高了复合材料的熔点和冲击强度。

将表1与表2相结合，可以观察到在恒温恒湿烘箱中环测后，对比例中的力学性能如拉伸轻度、断裂伸长率、弯曲强度及弯曲模量下降严重，相反，实施例1、2中的力学性能如拉伸轻度、弯曲强度及弯曲模量则变化不大，而且实施例1及2中的断裂伸长率及冲击强度变强。

另外，本发明还提供一种耐高温聚乳酸成型品，其由所述的耐高温聚乳酸复合材料构成。所述成型品因耐高温，并能在湿度环境下使用，因此，所述成型品可运用在餐具和医疗行业中。

Claims

1.一种耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，按重量份数表示包括：

2.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述左旋聚乳酸树脂和右旋聚乳酸树脂的重均分子量分别为1-10万。

3.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述晶核剂为芳香族酰胺化合物、脂肪族酰胺化合物、山梨糖醇化合物、金属有机磷酸盐化合物、安息香酸盐化合物、邻苯二酚、对苯二酚二羟乙基醚、4，4’.二羟基二苯基甲烷、1，4.苯二酚化合物、聚羟基乙酸及其衍生物、聚乙醇酸及其衍生物、碳纤维、木粉、有机纤维中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述耐高温聚乳酸复合材料还包括0.1-20重量份的耐水解剂。

5.根据权利要求4所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述耐水解剂为二环己基碳二亚胺、双异丙基碳二亚胺、二辛基碳二亚胺、1，5-萘二异氰酸酯、氢化4，4-二苯甲烷二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、唑啉化合物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、硬脂酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为季戊四醇酯、4.4‘二(α,α二甲基苄基二苯胺)、N-苯基－N′-异丙基－对苯二胺、氢化喹啉混合物、N，N′-二(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-苯基-N′-(对-甲苯磺酰基)-对苯二胺、三(2,6-二-叔对丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述无机填充材料为滑石粉、二氧化硅、碳纳米管、碳酸钙、有机纳米蒙脱土中的至少一种，所述无机填充材料的细度为500-6000目。

9.根据权利要求1所述的耐高温聚乳酸复合材料，其特征在于，所述耐高温聚乳酸复合材料还包括静电防止剂、抗菌剂、紫外线吸收剂、脱模剂及着色剂中的至少一种。

10.一种耐高温聚乳酸成型品，其特征在于，所述耐高温聚乳酸成型品由权利要求1至9中任一项所述的耐高温聚乳酸复合材料构成。