CN109401227A - 采用扩链剂制备的pla/pbat共混改性生物降解树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂，由以下重量份的原料制备而成：PLA 10‑60份；PBAT40‑90份；扩链剂KL‑E0.5‑1.5份。并公开了采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂及包装袋的方法。本发明在PLA和PBAT共混造粒时，加入一定量的扩链剂，既能增容又能抗水解，可有效解决两者相容性不足的问题，增大树脂分子量，制得的树脂粘度提高，力学性能提高。本发明将扩链剂KL‑E溶到乙酸乙酯溶液，通过喷雾的方法，可以使扩链剂KL‑E均布在混合颗粒中，在一定温度和双螺杆剪切力的作用下，将短链分子和端羧基分子变成长链大分子、增强抗水解能力，同时相容性迅速增长，各项力学指标均能达到薄膜类制品要求。

Description

采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂及其制备方法，属于可降解塑料领域。
背景技术
聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源提炼出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。PLA具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，是公认的环境友好材料。
PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。
PLA和PBAT同属脂肪族树脂，是可生物降解的主要原料，但两种材料的相容性很差，造粒拉条时有剥离现象，造粒后无法直接吹塑成膜制品，同时由于热加工对其粘度热损现象严重，共混后的树脂力学性能很差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂，可有效提高树脂的力学性能。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂，由以下重量份的原料制备而成：
PLA 10-60份
PBAT 40-90份
扩链剂KL-E 0.5-1.5份。
本发明还公开了一种采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高温、高剪切、共混、挤压成条再经风冷、拉条、冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒。
优选的，步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
优选的，步骤(3)双螺杆挤压的温度为130-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
本发明还公开了一种采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解包装袋的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高剪切、共混、挤压成条再风冷送至切粒机冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒；
(4)PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，吹膜机℃：150-170℃，吹胀比是1:5；
(5)步骤(4)制得的薄膜经印刷、制袋，制成包装袋。
优选的，步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
优选的，步骤(3)中双螺杆挤压的温度为130-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
其中步骤(4)中成膜厚度一般在0.10mm以下。
本发明在PLA和PBAT共混造粒时，加入一定量的扩链剂，既能增容又能抗水解，可有效解决两者相容性不足的问题，增大树脂分子量，制得的树脂粘度大幅度提高，力学性能提高。本发明将扩链剂KL-E溶到乙酸乙酯溶液，通过喷雾的方法，可以使扩链剂KL-E均布在PLA和PBAT混合颗粒中，在反应过程中，由于扩链剂则均匀吸附在颗粒表面，在一定温度和双螺杆剪切力的作用下，将短链分子和端羧基分子变成长链大分子、其抗水解能力大幅增强，同时PLA和PBAT的相容性迅速增长，各项力学指标均能达到薄膜类制品要求。从熔体流动速度来看，原PLA和PBAT均在3-8g/10min左右，加入扩链剂后其熔体流动速度在0.2-0.5g/10min左右，使得吹膜时膜泡更稳更稳，抗冲击性能和撕裂性能得到很大提高。制得的薄膜膜泡稳定，薄膜成半透明状。本发明仅采用扩链剂KL-E作为助剂，无需添加其他任何助剂，制得的改性生物降解树脂尤其适用于制成薄膜，具有优越的力学性能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)0.8％加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面，其中PLA20份，为美国nature work公司的4032D，PBAT80份，为广州金发科技股份有限公司的1024，KL-E 4370 0.8％份；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，其中双螺杆挤压的温度为130-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
检测得到PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为：熔体流速0.5g/10min，熔点190℃/2.16kg，密度1.25g/cm3，可挥发物小于0.5％。
将PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，膜厚0.03mm按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为35MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为280％，撕裂强度为95N/15mm。
实施例2
本采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)0.8％加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面，其中PLA10份，为美国nature work公司的4032D，PBAT90份，为广州金发科技股份有限公司的1024，KL-E 4370 0.8％；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，其中双螺杆挤压的温度为160-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
检测得到PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为：熔体流速0.2g/10min，190℃，密度1.25g/cm3，可挥发物小于0.5％。
将PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，膜厚0.03mm,按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为28MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为300％，撕裂强度为120N/15mm。
实施例3
本采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E 4370(山西化工研究院)加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面，其中PLA40份，为美国nature work公司的4032D，PBAT60份，为广州金发科技股份有限公司的1024，KL-E 4370 0.8％；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，其中双螺杆挤压的温度为130-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
检测得到PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒的性能为：熔体流速0.4g/10min，190℃/2.16kg，密度1.25g/cm3，可挥发物小于0.5％。
将PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，膜厚0.03mm,按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为40MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为200％，撕裂强度为85N/15mm。
对比例4
(1)称干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒共混，其中PLA40份，为美国Nature Work公司的4032D，PBAT60份为广州金发科技股份有限公司的1024.
(2)混合颗粒送入双螺杆挤压造粒机，经挤压、风冷、拉条、冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒，其中双螺杆℃为130-180℃，螺杆转速为350-400r/min，模头压力3-5Mpa。
测得PLA/PBAT共混树脂性能为：熔体流速2-3g/10min，190℃/2.16kg，密度1.25g/cm3，可挥发物<1％。
经吹膜机直接成膜，膜厚0.03mm,按GB/T1040.3检测其性能，膜的拉伸强度(纵+横)/2为20MPa，断裂伸长率(纵+横)/2为150％，撕裂强度为80N/15mm。
从以上案例和对比可以看出扩链剂对PLA/PBAT共混改性有明显作用，尤其力学性能。

Claims (7)

1.一种采用扩链剂制备的PLA/PBAT共混改性生物降解树脂，由以下重量份的原料制备而成：
PLA 10-60份
PBAT 40-90份
扩链剂KL-E 0.5-1.5份。
2.一种采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高剪切、共混、挤压、出模口再拉条、风冷及冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒。
3.根据权利要求2所述的采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
4.根据权利要求3所述的采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解树脂的方法，其特征在于：步骤(3)双螺杆挤压的温度为130-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
5.一种采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解包装袋的方法，其步骤包括：
(1)、将扩链剂KL-E加入到乙酸乙酯溶液中，搅拌，使其溶解；
(2)、称取干燥后的PLA颗粒和PBAT颗粒混合，将步骤(1)获得的溶液用喷雾法喷在混合颗粒表面；
(3)、混合颗粒送入双螺杆挤出造粒机，经高剪切、共混、挤压成条再风冷送至切粒机冷切，制成PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒；
(4)PLA/PBAT共混改性生物降解树脂颗粒经吹膜机直接成膜，吹膜机℃：150-170℃，吹胀比是1:5；
(5)步骤(4)制得的薄膜经印刷、制袋，制成包装袋。
6.根据权利要求5所述的采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性包装袋的方法，其特征在于：步骤(1)中所述扩链剂KL-E加入到一倍质量的乙酸乙酯溶液中。
7.根据权利要求6所述的采用扩链剂制备PLA/PBAT共混改性生物降解包装袋的方法，其特征在于：步骤(3)中双螺杆挤压的温度为130-180℃，螺杆转动速度为350-400r/min，模头压力3-5MPa。
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