CN110903618A - 一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速结晶改性聚乳酸符合材料，包括聚乳酸、分散润滑剂，成核剂；所述成核剂为无机成核剂和/或有机成核剂；经混合、制粒、注塑成型制备而成。本发明通过引入有机与无机成核剂，通过无机成分与无机成分的协同作用实现聚乳酸复合材料的快速结晶，提升复合材料的结晶度。其中无机成核剂在复合材料加工成型过程中不发生熔融而以固体的形式存在，将物料吸附在其表面，在结晶过程中起到异相成核的作用。而有机成核剂在加工过程中主要起到均相成核的作用。通过两种成核剂的协同作用可以加速复合材料的结晶速度，提升结晶度。

Description

一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乳酸复合材料技术领域，更具体地，涉及一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸是一种由天然淀粉为主要原料经生物发酵、化学聚合等工艺制备的生物基可全部生物降解的环保材料，因其优异的可生物降解性能与生物相容性在医疗与日常消费品领域得到快速推广应用。但纯聚乳酸的耐热性能较差，热变形温度只有55℃左右，该缺点限制了其在很多场合的应用，特别是在市场消耗量特别大的日用品领域。
聚乳酸是一种半结晶聚合物，其耐温性差的原因主要是因为在利用聚乳酸加工制品的过程中聚乳酸分子未能在微观上规整排列而形成结晶结构。传统的对聚乳酸的耐温改性主要集中在填充共混方面。填充共混虽然在一定程度上可以提高复合材料的耐热性能，但是填充共混工艺中填充物的含量通常较高，复合材料的特性与本质会发生很大的变化，如通过聚乳酸与聚丙稀的共混可以很大幅度提升复合材料的耐热性能，但是复合材料的全生物降解性能得到破坏，改变了复合材料改性的本质。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料，通过添加极少量的成核剂可以改变在结晶性能，加快结晶速度，提升结晶度，而改善复合材料的耐温性能。
本发明的另一目的在于提供上述可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料，包括聚乳酸、分散润滑剂，成核剂；所述成核剂为无机成核剂和/或有机成核剂。
进一步地，所述无机成核剂为滑石粉、硫酸钙、硫酸钡的一种或多种。
优选地，所述无机成核剂为粉末状，粒径为3000～8000目。
进一步地，所述无机成核剂的质量分数为0.1～30％。
进一步地，所述有机成核剂为己二酸二酰肼、二苯甲酰磷酸胺、乙酰柠檬酸三丁酯的一种或多种。
进一步地，所述有机成核剂的质量分数为0.1～3％。
进一步地，所述分散润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
进一步地，所述乙撑双硬脂酰胺的质量分数为0.1～2％。
一种上述可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.混合：将聚乳酸、分散剂和成核剂计入到混合机中进行混合；
S2.制粒：将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.注塑成型：将步骤S2中制备的粒料放入模具中注塑成型。
进一步地，步骤S1中所述混合机转速为1200～1500rpm，混合时间为5～30分钟。
进一步地，步骤S3中所述成型过程中模具表面温度为85-130℃，内表面温差不高于10℃
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过在聚乳酸复合材料中引入成核剂，改变聚乳酸复合材料在热加工成型过程中的结晶性能，加快结晶速度，提升结晶度，而改善复合材料的耐温性能。
本发明通过引入有机与无机成核剂，通过无机成分与无机成分的协同作用实现聚乳酸复合材料的快速结晶，提升复合材料的结晶度。其中无机成核剂在复合材料加工成型过程中不发生熔融而以固体的形式存在，将物料吸附在其表面，在结晶过程中起到异相成核的作用。而有机成核剂在加工过程中主要起到均相成核的作用。通过两种成核剂的协同作用可以加速复合材料的结晶速度，提升结晶度。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将原材料放入混合机中混合，原材料中各组分质量分数如下：聚乳酸：95％、8000目滑石粉：4％、乙酰柠檬酸三丁酯：0.3％、乙撑双硬脂酰胺：0.7％，混合机转速为1500rpm，时间为30min；
S2.将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.将粒料放入模具中注塑成型，注塑模具温度105℃，模具内表面温差控制在±0.5℃，注塑制品厚度为2mm。
实施例2
本实施例提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将原材料放入混合机中混合，原材料中各组分质量分数如下：聚乳酸：85％、5000目硫酸钡：10％、己二酸二酰肼：3％、乙撑双硬脂酰胺：2％，混合机转速为1400rpm，时间为15min；
S2.将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.将粒料放入模具中注塑成型，注塑模具温度85℃，模具内表面温差控制在±2℃，注塑制品厚度为2mm。
实施例3
本实施例提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将原材料放入混合机中混合，原材料中各组分质量分数如下：聚乳酸：97.8％、6000目碳酸钙：0.1％、二苯甲酰磷酸胺：2％、乙撑双硬脂酰胺：0.1％，混合机转速为1200rpm，时间为5min；
S2.将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.将粒料放入模具中注塑成型，注塑模具温度130℃，模具内表面温差控制在±10℃，注塑制品厚度为2mm。
实施例4
本实施例提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将原材料放入混合机中混合，原材料中各组分质量分数如下：聚乳酸：67％、3000目滑石粉：10％、5000目硫酸钡：20％、乙酰柠檬酸三丁酯：1％、己二酸二酰肼：1％、乙撑双硬脂酰胺：1％，混合机转速为1400rpm，时间为15min；
S2.将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.将粒料放入模具中注塑成型，注塑模具温度90℃，模具内表面温差控制在±0.5℃，注塑制品厚度为2mm。
实施例5
本实施例提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将原材料放入混合机中混合，原材料中各组分质量分数如下：聚乳酸：86.5％、2000目碳酸钙：4％、8000目硫酸钡：6％、乙酰柠檬酸三丁酯：1％、二苯甲酰磷酸胺：1％、乙撑双硬脂酰胺：1.5％，混合机转速为1500rpm，时间为30min；
S2.将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.将粒料放入模具中注塑成型，注塑模具温度100℃，模具内表面温差控制在±2℃，注塑制品厚度为2mm。
对比例1
本对比例参照实施例1，提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，未加入有机成核剂；具体的，其原材组分如下：聚乳酸：95％、8000目滑石粉：4.3％、乙撑双硬脂酰胺：0.7％。
对比例2
本对比例参照实施例1，提供一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，未加入无机成核剂，具体的，其原材组分如下：聚乳酸：95％、乙酰柠檬酸三丁酯：4.3％、乙撑双硬脂酰胺：0.7％。
对实施例1～5和对比例1～2制备的可快速结晶改性聚乳酸复合材料的结晶度，半结晶时间和热变形温度见表1。
表1
Figure BDA0002263651370000041
Figure BDA0002263651370000051
实施例1～5制备的可快速结晶改性聚乳酸复合材料与对比例1～2相比，具有良好的耐热性。对比例1中采用异相成核，对比例2中仅采用均相成核，成核方式单一。本发明通过无机成核剂和有机成核剂协同作用，在结晶过程中分别成核，加快结晶速度，能有效缩短聚乳酸的加工成型周期。同时，能有效对聚乳酸进行耐温改性，答复提高了复合材料的热变形温度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，包括聚乳酸、分散润滑剂，成核剂；所述成核剂为无机成核剂和/或有机成核剂。
2.根据权利要求1所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述无机成核剂为滑石粉、硫酸钙、硫酸钡的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述无机成核剂的质量分数为0.1~30%。
4.根据权利要求1所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述有机成核剂为己二酸二酰肼、二苯甲酰磷酸胺、乙酰柠檬酸三丁酯的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述有机成核剂的质量分数为0.1~3%。
6.根据权利要求1所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述分散润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
7.根据权利要求6所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料，其特征在于，所述乙撑双硬脂酰胺的质量分数为0.1~2%。
8.一种权利要求1~7任一项所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.混合：将聚乳酸、分散剂和成核剂计入到混合机中进行混合；
S2.制粒：将混合料倒入平行双螺杆挤出机内通过拉条方式挤出制粒；
S3.注塑成型：将步骤S2中制备的粒料放入模具中注塑成型。
9.根据权利要求8所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述混合机转速为1200~1500rpm，混合时间为5~30分钟。
10.根据权利要求8所述的可快速结晶改性聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述成型过程中模具表面温度为85-130℃，内表面温差不超过10℃。
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