CN113801404A - 一种耐弯折pla/ps合金材料及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,具体公开了一种耐弯折PLA/PS合金材料及其制品。该耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括以下质量份的组分:聚乳酸(PLA),10~30份;聚苯乙烯(PS),60~70份;兼容化剂,1~5份;及扩链剂,0.1~0.3份。利用本发明的耐弯折PLA/PS合金材料及其制品不仅解决生物降解聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)的不兼容性、共混时出现相分离的状态及材料易脆断的问题,还使材料具有较好的兼容性、可降解性及耐弯折性,保留了自身较强的物理特性,并且,该材料应用于一次性餐具及日用包装产品领域。
Description
【技术领域】
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种耐弯折PLA/PS合金材料及其制品。
【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(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。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。其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,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。生物降解聚乳酸(PLA)原料来源广泛,具有可再生、成品可降解的优点,其广泛用于膜材、板材等日用消耗品。
聚苯乙烯(PS)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。它是一种无色透明的热塑性塑料,具有高于100℃的玻璃转化温度。PS价格较低、流动性较好,且可注塑成结构复杂的产品,用于餐具、日用包装产品。
然而,生物降解聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)不兼容,两者直接共混后出现相分离的状态,且材料易脆断,因此,该生物降解聚乳酸(PLA)及聚苯乙烯(PS)的不兼容和共混相分离的状态限制了其在餐具、日用包装产品的应用领域。
有鉴于此,实有必要提供一种耐弯折PLA/PS合金材料及其制品,以解决生物降解聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)的不兼容性、共混时出现相分离的状态及材料易脆断的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种耐弯折PLA/PS合金材料及其制品,以解决生物降解聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)的不兼容性、共混时出现相分离的状态及材料易脆断的问题。
为了实现上述目的,本发明提供一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括以下质量份的组分:
聚乳酸(PLA),10~30份;
聚苯乙烯(PS),60~70份;
兼容化剂,1~5份;及
扩链剂,0.1~0.3份。
可选的,所述聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,所述聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间。
可选的,所述聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,所述聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间。
可选的,所述兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,所述马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下。
可选的,所述乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间。
可选的,所述扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,所述扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
本发明还提供一种制品,所述制品采用上述的一种耐弯折PLA/PS合金材料制备而成。
相较于现有技术,本发明的耐弯折PLA/PS合金材料及其制品通过合金材料中加入一定比例的聚乳酸和聚苯乙烯,再加入适量复配的兼容化剂和扩链剂,其中,兼容化剂为了增加PLA/PS之间的兼容性,扩链剂为了防止PLA在加工时的降解,兼容化剂和扩链剂使合金材料加强了兼容性、使生分解含量在30%以上,所制备的耐弯折PLA/PS合金材料具有延伸率较高、耐折弯及可降解的优点,利用本发明的耐弯折PLA/PS合金材料及其制品不仅解决生物降解聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)的不兼容性、共混时出现相分离的状态及材料易脆断的问题,还使材料具有较好的兼容性、可降解性及耐弯折性,保留了自身较强的物理特性,并且,该材料应用于一次性餐具及日用包装产品领域。
【具体实施方式】
本发明提供一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括以下质量份的组分:
聚乳酸(PLA),10~30份;
聚苯乙烯(PS),60~70份;
兼容化剂,1~5份;及
扩链剂,0.1~0.3份。
其中,所述聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,所述聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间。
其中,所述聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,所述聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间。
其中,所述兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,所述马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下,所述兼容化剂用于增加该合金材料的兼容性。
其中,所述乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间。
其中,所述扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,所述扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上,所述扩链剂用于防止PLA在加工时的降解。
本发明还提供一种制品,所述制品采用上述的一种耐弯折PLA/PS合金材料制备而成。其中,在制备过程中加入适量的兼容化剂及扩链剂,增强了该耐弯折PLA/PS合金材料的兼容性、可降解性及耐折弯性,避免材料易脆断问题,并且,增加了该耐弯折PLA/PS合金材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量及冲击强度的物理特性。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括30份的聚乳酸(PLA)、67.8份的聚苯乙烯(PS)、0.2份的扩链剂及2份的兼容化剂。其中,聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间,聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间,兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下,乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间,扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
实施例2
一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括20份的聚乳酸(PLA)、75.9份的聚苯乙烯(PS)、0.1份的扩链剂及4份的兼容化剂。其中,聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间,聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间,兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下,乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间,扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
比较例1
一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括30份的聚乳酸(PLA)、68份的聚苯乙烯(PS)及2份的兼容化剂。其中,聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间,聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间,兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下,乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间,扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
比较例2
一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括30份的聚乳酸(PLA)、69.9份的聚苯乙烯(PS)及0.1份的扩链剂。其中,聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间,聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间,兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下,乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间,扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
比较例3
一种耐弯折PLA/PS合金材料,每100质量份的合金材料成品,包括20份的聚乳酸(PLA)、79.9份的聚苯乙烯(PS)及0.1份的扩链剂。其中,聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间,聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间,兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下,乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间,扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
称取上述相应重量的各组分,将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。
对以上各实施例及比较例的一种耐弯折PLA/PS合金材料熔融挤出造粒后,将各实施例及比较例中的粒子在注塑机上注塑成型标准测试样条,按标准测试所得材料的机械性能,测试结果如表1所示:
表1测试结果
将上述实施例1、2与比较例1-3作对比可知,在制备耐弯折PLA/PS合金材料中,当加入一定比例的聚乳酸和聚苯乙烯,没有加入复配适量的兼容剂或扩链剂时,该耐弯折PLA/PS合金材料的断裂伸长率下降较大,容易出现材料易脆断的问题,当加入一定比例的聚乳酸和聚苯乙烯,且加入复配适量的兼容剂及扩链剂时,该耐弯折PLA/PS合金材料具有较好的兼容性、可降解性及耐弯折性,且保留了自身较强的物理特性。
相较于现有技术,本发明的耐弯折PLA/PS合金材料及其制品通过合金材料中加入一定比例的聚乳酸和聚苯乙烯,再加入适量复配的兼容化剂和扩链剂,其中,兼容化剂为了增加PLA/PS之间的兼容性,扩链剂为了防止PLA在加工时的降解,兼容化剂和扩链剂使合金材料加强了兼容性、使生分解含量在30%以上,所制得的耐弯折PLA/PS合金材料具有较高的延伸率、耐折弯及可降解的优点,利用本发明的耐弯折PLA/PS合金材料及其制品不仅解决生物降解聚乳酸(PLA)与聚苯乙烯(PS)的不兼容性、共混时出现相分离的状态及材料易脆断的问题,还使材料具有较好的兼容性、可降解性及耐弯折性,保留了自身较强的物理特性,并且,该耐弯折PLA/PS合金材料应用于一次性餐具及日用包装产品领域。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理,这些描述只是为了解释本发明原理,不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释,本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐弯折PLA/PS合金材料,其特征在于,每100质量份的合金材料成品,包括以下质量份的组分:
聚乳酸(PLA),10~30份;
聚苯乙烯(PS),60~70份;
兼容化剂,1~5份;及
扩链剂,0.1~0.3份。
2.根据权利要求1所述的耐弯折PLA/PS合金材料,其特征在于,所述聚乳酸(PLA)为L-聚乳酸及D-聚乳酸的一种或一种以上复配,所述聚乳酸(PLA)的光学纯度在80%-100%及重均分子量在20000~300000之间。
3.根据权利要求1所述的耐弯折PLA/PS合金材料,其特征在于,所述聚苯乙烯(PS)为苯乙烯均聚,所述聚苯乙烯(PS)的重均分子量在200000~300000之间、分子量分布在1.1~2.5之间。
4.根据权利要求1所述的耐弯折PLA/PS合金材料,其特征在于,所述兼容化剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的一种或一种以上复配,所述马来酸酐的接枝率摩尔分数为5%,单体残留量在0.01%摩尔分数以下。
5.根据权利要求4所述的耐弯折PLA/PS合金材料,其特征在于,所述乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐及苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐的玻璃化转变温度在-40℃~-70℃之间。
6.根据权利要求1所述的耐弯折PLA/PS合金材料,其特征在于,所述扩链剂为苯乙烯-丙烯酸酯-环氧丙烯酸枝共聚物,所述扩链剂的重均分子量在4000~8000之间及环氧量早200g/mol以上。
7.一种制品,其特征在于,所述制品采用权利要求1至6任一项所述的弯折PLA/PS合金材料制备而成。
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