CN109705551B - 一种生物降解聚合物合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物降解高分子材料领域，特别涉及一种生物降解聚合物合金相容剂及其制备方法；相容剂包括以下重量份配比的原料：聚羟基烷酸酯25‑90份；聚乳酸25‑80份；聚琥珀酸丁二酯5‑50份；润滑剂0.1‑3份；活性物质0.1‑5份。本发明的生物降解聚合物合金相容剂保证了反应活性物质的分散及反应，在低温加工过程可以保证相容剂在使用过程中可以继续对共混聚合物进行增容，减小分散相尺寸，提高生物降解聚合物合金的加工及使用性能；对于不相容的生物降解合金体系可以起到提高熔体强度、改善韧性、提高材料透明性等；同时拓宽生物降解聚合物合金材料在注塑、吹膜、流延、挤出、发泡等加工领域的应用，并可保持材料生物降解特性，具有重要的实际应用价值。

Description

一种生物降解聚合物合金

技术领域

本发明涉及生物降解高分子材料领域，特别涉及一种生物降解聚合物合金相容剂及其制备方法。

背景技术

传统塑料为人们生活带来便利的同时也产生了严重的环境问题，生物降解材料的使用为废弃塑料提供了新的解决方案。单一的生物降解聚合物往往不能满足常规产品的使用，如以PBAT、PPC树脂制作薄膜，材料偏软缺乏挺度，需要有PLA提高材料挺度以满足使用要求；以PLA树脂制作注塑制品，材料脆性大，需要添加韧性材料如PBS、PCL等提高韧性。同时，由于常用的生物降解材料之间的相容性较差，使材料力学性能变差，无法达到使用要求，如PLA与PBAT、PCL、PBS等不相容，热塑性淀粉TPS与PLA、PBAT、PBS等树脂相容性不好。如何解决生物降解材料之间相容性差的问题，并提高生物降解聚合物合金材料的使用性能，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种生物降解聚合物合金相容剂包括以下重量配比的原料：

聚羟基烷酸酯 25-90份

聚乳酸 25-80份

聚琥珀酸丁二酯 5-50份

润滑剂 0.1-3份

活性物质 0.1-5份。

进一步地，还包括聚琥珀酸/己二酸丁二醇酯5-20份、二氧化碳共聚物5-20份、聚己内酯5-20份、纤维素5-20份、热塑性淀粉 5-20份中的至少一种及相应比例。

进一步地，所述润滑剂为芥酸酰胺、硬脂酸钙、EBS-SF中的一种。

进一步地，所述活性物质包括酸酐类活性反应剂、环氧类活性反应剂、恶唑啉类活性反应剂、异氰酸酯类活性反应剂、过氧化物类活性反应剂、酯交换类活性反应剂中的一种。

进一步地，所述酸酐类活性反应剂为马来酸酐。

进一步地，所述环氧类活性反应剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、BASF环氧扩链剂Joncryl、环氧大豆油中的一种。

进一步地，所述恶唑啉类活性反应剂为2.2’-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉（PBO）。

进一步地，所述异氰酸酯类活性反应剂为赖氨酸二异氰酸酯（LDI）、赖氨酸三异氰酸酯（LTI）、对苯二异氰酸酯（PDI）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）中的一种。

进一步地，所述过氧化物类活性反应剂如过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二苯甲酰（BPO）、2,5,-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）中的一种。

进一步地，所述酯交换类活性反应剂为钛酸四丁酯。

本发明还提供一种如上所述生物降解聚合物合金相容剂的制备方法，步骤包括：将原料按照比例混合后，在双螺杆挤出机中进行慢速挤出，加工温度在80-150℃，螺杆转速50-150rpm，即得所述相容剂。

本发明提供的生物降解聚合物合金相容剂可以作生物降解聚合物合金的相容剂使用，能够保证反应活性物质的分散及反应，在低温加工过程可以保证相容剂在使用过程中继续对共混聚合物进行增容，减小分散相尺寸，提高生物降解聚合物合金的加工及使用性能；对于不相容的生物降解合金体系可以起到提高熔体强度、改善韧性、提高材料透明性等；同时拓宽生物降解聚合物合金材料在注塑、吹膜、流延、挤出、发泡等加工领域的应用，并可保持材料生物降解特性。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明还提供如下表所示生物降解聚合物合金相容剂的实施例：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1
						聚羟基烷酸酯	25	40	55	50	90
聚乳酸	40	25	25	20	0
						聚琥珀酸丁二酯	35	15	25	35	0
润滑剂	0.2	0.2	0.3	0.3	0.3
						活性物质	1	2	2.5	1	2
热塑性淀粉	/	20	/	/	10
						聚琥珀酸/己二酸丁二醇酯	5	/	/	/	/
纤维素	/	/	9	/	8
						二氧化碳共聚物	/	/	/	12	/

其中，实施例1中活性物质为2,5,-二甲基-2,5-双（过氧化叔丁基）己烷；实施例2中活性物质为2.2’-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉（PBO）；实施例3中活性物质为BASF环氧扩链剂Joncryl；实施例4中活性物质为马来酸酐；实施例5中活性物质为赖氨酸三异氰酸酯（LTI）；

实施例1、2中的润滑剂为芥酸酰胺，实施例3、4中润滑剂为硬脂酸钙，对比例1中润滑剂为EBS-SF。

根据上述提供的原料配比，进行以下制备：

将原料按照各实施例的比例混合后，在双螺杆挤出机中进行慢速挤出，加工温度在80-150℃，螺杆转速50-150rpm，即得所述相容剂。

将上述相容剂进行以下测试：

实验方法：将常用的生物降解材料和本发明制备的生物相容剂试样按照如表2所示通过双螺杆挤出机进行样品制备，并注塑成测试样条进行测试。

表2

实验组1

实验组2

实验组3

对比组1

对比组2

对比组3

对比组4

PLA

80份

50份

60份

80份

80份

80份

50份

TPS

/

20份

/

/

/

/

20份

PBS

20

30份

40份

20份

20份

20份

30份

相容剂

实施例1 试样5份

实施例2 试样5份

实施例4 试样5份

对比例1 试样5份

现有相容剂5份

/

/

其中，所述现有相容剂为：PTW相容剂，具体为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。

将上述样品分别制成相同尺寸的试样10份，采用如下表所示进行实验验证：

表3

测试项目	测试标准
		断裂伸长率	GB1040-92
透光率(0.85mm)	GBT2410-2008
		简支梁缺口冲击强度	GBT 1043.1-2008

测试后的结果如下表所示：

表4

实验组1

实验组2

实验组3

对比组1

对比组2

对比组3

对比组4

断裂伸长率（%）

21±2

126±2

37±1

14±5

16±4

15±6

21±5

透光率(0.85mm,%)

84±3

/

62±5

57±8

56±7

58±13

/

简支梁口冲击强度（KJ/m2）

7.5±0.8

8.6±0.6

8.3±0.5

6.6±2.1

8.2±1.6

8.2±3.3

5.2±1.2

通过上述测试，可以看出，采用本发明提供的相容剂能够使生物材料之间的均一性大大提高，复合材料之间的稳定性增强，显著提升生物降解材料之间的相容性。实验组1、3和对比例1,2，3对比，可知本发明提供的生物降解聚合物合金相容剂可以显著提高PLA和PBS合金材料的透明性和韧性；实验组2和对比组4显著改善生物降解材料的相容性，提高了材料韧性，可应用于薄膜材料中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种生物降解聚合物合金，其特征在于，包括以下重量份的原料:

50份的PLA、20份的TPS、30份的PBS以及5份的合金相容剂；

所述合金相容剂包括以下重量配比的原料：

聚羟基烷酸酯 40份

聚乳酸 25份

聚琥珀酸丁二酯 15份

芥酸酰胺 0.2份

2,2’-(1,3-亚苯基)-二恶唑啉 2份

热塑性淀粉 20份。