CN109320929A - 甲壳素聚乳酸复合材料及其制备方法 - Google Patents

甲壳素聚乳酸复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种甲壳素聚乳酸复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。解决了现有技术中聚乳酸不具备抗菌性的技术问题。本发明的复合材料，由70‑80重量份聚乳酸、10‑20重量份甲壳素、5‑8重量份壳聚糖、1‑2重量份硅溶胶、3‑5重量份聚乙二醇、1.5‑2.5重量份聚碳酸酯、1‑2重量份邻苯二酚、2‑4重量份甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸酯共聚物、3‑7重量份乙烯‑酯酸乙烯酯共聚物、2.5‑4.5重量份硅烷偶联剂、1‑2重量份抗氧剂、3‑4重量份乙撑双油酸酰胺、1‑2重量份紫外线吸收剂和1‑2重量份热稳定剂组成。该复合材料具有很好的力学性能和抗菌性。

Description

甲壳素聚乳酸复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种甲壳素聚乳酸复合材料及其制备方法。
背景技术
单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基，多个乳酸分子在一起，一个乳酸分子的-OH与另一个乳酸分子的-COOH脱水缩合，形成了聚合物，即为聚乳酸。聚乳酸(化学式H-[OCHCH3CO]n-OH，简称PLA)具备生物降解性好、生物相容性好、光泽度好、透明性好、手感好等优点，用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，主要用于服装(内衣、外衣)，产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域，聚乳酸易加工，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸、注射吹塑。
然而，作为一种结晶聚合物，聚乳酸的结晶速度非常慢，因此力学强度和刚度不够高，韧性差，在常温下是一种硬而脆的材料，且采用注射成型等普通加工方法制得的制品常呈非晶态，导致制品的耐热性受制于其低的玻璃化转变温度(55-60℃)，其热变形温度通常只有50-55℃左右，耐热性很差。这些都极大地限制了聚乳酸在对力学强度和耐热性要求较高场合的广泛应用。
另外，日常生活环境中，细菌等致病性微生物无处不在，威胁着人类的健康，甚至导致死亡。抗菌材料的研制与应用，可有效地降低或避免细菌的交叉传染和疾病的传播。抗菌包装是活性包装中最重要的一种，通过使用具有杀菌作用的包装材料，抑制贮藏过程中物品微生物的生长并避免其二次感染，从而延长物品的保质期。因此抗菌包装对确保物品安全以及延长物品货架期具有更为突出的作用，使抗菌包装技术广泛应用于食品和化妆品的包装以及医疗器材的包装。可降解抗菌性塑料既能减少对环境污染，又能达到抗菌效果，是包装材料发展趋势。然而，聚乳酸自身却不具备抗菌性。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中聚乳酸不具备抗菌性的技术问题，提供一种甲壳素聚乳酸复合材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
本发明的甲壳素聚乳酸复合材料，组成及重量份为：
优选的是，所述的聚乳酸的分子量为8万-20万。
优选的是，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570或硅烷偶联剂KH792。
优选的是，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂；更优选的，所述抗氧剂为四(β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸环己酯，如抗氧剂1010、1076、168、264、1098或B900。
优选的是，所述紫外线吸收剂为UV-531、UV-1130、UV-9或UV-329。
优选的是，所述热稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明还提供上述甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法，是按组成及配比称取各原料，混合均匀后，加入双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到甲壳素聚乳酸复合材料
优选的是，所述双螺杆挤出机熔融温度为160-180℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的甲壳素聚乳酸复合材料具有很好的力学性能和抗菌性，拉伸强度49-57MPa，断裂伸长率为68.5-80.6％，弯曲强度为79-97MPa，弯曲模量为2980-3410MPa，细菌增长数为0％。
本发明甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法工艺简单，易于操作。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
甲壳素聚乳酸复合材料，由70重量份聚乳酸(10万)、10重量份甲壳素、5重量份壳聚糖、1重量份硅溶胶、3重量份聚乙二醇、1.5重量份聚碳酸酯、1重量份邻苯二酚、2重量份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、3重量份乙烯-酯酸乙烯酯共聚物、2.5重量份硅烷偶联剂550、1重量份抗氧剂1010、3重量份乙撑双油酸酰胺、1重量份紫外线吸收剂UV-9和1重量份热稳定剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯组成。
上述甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法，是按组成及配比称取各原料，混合均匀后，加入双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到甲壳素聚乳酸复合材料，双螺杆挤出机熔融温度为160-180℃。
实施例2
甲壳素聚乳酸复合材料，由80重量份聚乳酸(20万)、20重量份甲壳素、8重量份壳聚糖、2重量份硅溶胶、5重量份聚乙二醇、2.5重量份聚碳酸酯、2重量份邻苯二酚、4重量份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、7重量份乙烯-酯酸乙烯酯共聚物、4.5重量份硅烷偶联剂550、2重量份抗氧剂1010、4重量份乙撑双油酸酰胺、2重量份紫外线吸收剂UV-9和2重量份热稳定剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯组成。
上述甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法，是按组成及配比称取各原料，混合均匀后，加入双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到甲壳素聚乳酸复合材料，双螺杆挤出机熔融温度为160-180℃。
实施例3
甲壳素聚乳酸复合材料，由75重量份聚乳酸(10万)、15重量份甲壳素、7重量份壳聚糖、1.5重量份硅溶胶、4重量份聚乙二醇、2重量份聚碳酸酯、1.5重量份邻苯二酚、3重量份甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、5重量份乙烯-酯酸乙烯酯共聚物、4重量份硅烷偶联剂550、1.5重量份抗氧剂1010、3.5重量份乙撑双油酸酰胺、1.5重量份紫外线吸收剂UV-9和1.5重量份热稳定剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯组成。
上述甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法，是按组成及配比称取各原料，混合均匀后，加入双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到甲壳素聚乳酸复合材料，双螺杆挤出机熔融温度为160-180℃。
对实施例1-3得到的甲壳素聚乳酸复合材料进行检测，抗菌性的测试条件为：将样品填入灭菌的培养皿中，向培养皿中每次滴加0.5毫升大肠杆菌数被调整到约为10个/毫升的菌液，将培养皿从外部盖好，防止菌体从外部混入培养皿中，在室温下保管，经过24h后取出菌液，移入培养基中培养，测定被检验体的菌数；依据GB/T1040.2-2006检测拉伸性能，依据GB/T9304-2008检测弯曲性能。检测结果如表1所示。
表1实施例1-3的聚乳酸复合材料性能表征
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，组成及重量份为：
2.根据权利要求1所述的甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，所述聚乳酸的分子量为8万-20万。
3.根据权利要求1所述的甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570或硅烷偶联剂KH792。
4.根据权利要求1所述的甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四(β-(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸环己酯。
6.根据权利要求1所述的甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为UV-531、UV-1130、UV-9或UV-329。
7.根据权利要求1所述的甲壳素聚乳酸复合材料，其特征在于，所述热稳定剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
8.权利要求1-7任何一项所述的甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，是按组成及配比称取各原料，混合均匀后，加入双螺杆挤出机共混挤出造粒，得到甲壳素聚乳酸复合材料。
9.根据权利要求8所述的所述甲壳素聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机熔融温度为160-180℃。
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