CN114085507A - 一种pla生物降解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PLA生物降解复合材料及其制备方法。PLA生物降解复合材料包括以下重量份数的原料：PLA 100‑120份、PBAT 20‑30份、聚酯10‑15份、脂肪酸甘油酯2‑5份、植物油3‑8份和相容剂1‑4份。本发明的复合材料以PLA为主要原料，添加了PBAT改善PLA的脆性，同时，辅以聚酯、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂改善了PLA和PBAT相容性，使分散相PBAT与基体PLA的相界面得以改善，复合材料的冲击强度和拉伸强度得以进一步提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种PLA生物降解复合材料及其制备方法，属于塑料技术领域。
背景技术
聚乳酸（PLA）是一种具有高拉伸强度且可完全生物降解的热塑性聚合物，有着广泛的潜在应用价值，但因其性脆、耐热性差、熔体强度低、加工范围窄等缺点限制了在很多领域的应用，所以，PLA的增韧改性的研究也成为了近年来关注的重点。目前已使用的增韧改性方法有：共聚、添加填料、与其它韧性聚合物共混等。
PBAT是芳香族聚酯，具有优异的韧性（断裂伸长率＞500%）和生物降解性，因此将PBAT与PLA熔融共混，是改善PLA脆性的有效途径，同时也不破坏最终产物的可生物降解性。而将PLA与PBAT共混，两者的相容性是决定复合材料性能的关键因素之一。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种PLA生物降解复合材料及其制备方法，复合材料具有良好的生物降解性，并且具有良好的力学性能和热稳定性。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种PLA生物降解复合材料，包括以下重量份数的原料：PLA 100-120份、PBAT 20-30份、聚酯10-15份、脂肪酸甘油酯2-5份、植物油3-8份和相容剂1-4份。
所述的一种PLA生物降解复合材料，所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。
所述的一种PLA生物降解复合材料，所述植物油为玉米油、葵花籽油或花生油。
所述的一种PLA生物降解复合材料，所述相容剂为聚己内酯或马来酸酐接枝相容剂。
所述的一种PLA生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PLA和PBAT置于真空干燥箱中，在60℃条件下干燥12ｈ，除去小分子残留物和水分；
（2）将干燥后的PLA 、PBAT、聚酯份、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂混合后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得复合材料。
所述的一种PLA生物降解复合材料的制备方法，挤出机1-9区的温度分别是 155℃、155℃、165℃、165℃、170℃、170℃、170℃、165℃、165 ℃，机头温度 170 ℃。
所述的一种PLA生物降解复合材料的制备方法，步骤（2）中挤出切粒后再次挤出后切粒，至少挤出三次。
本发明所达到的有益效果：
本发明的复合材料以PLA为主要原料，添加了PBAT改善PLA的脆性，同时，辅以聚酯、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂改善了PLA和PBAT相容性，使分散相PBAT与基体PLA的相界面得以改善，复合材料的冲击强度和拉伸强度得以进一步提高。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种PLA生物降解复合材料，包括以下重量份数的原料：PLA 100份、PBAT 20份、聚酯10份、脂肪酸甘油酯2份、玉米油3份和聚己内酯1份。所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。
一种PLA生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PLA和PBAT置于真空干燥箱中，在60℃条件下干燥12ｈ，除去小分子残留物和水分；
（2）将干燥后的PLA 、PBAT、聚酯份、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂混合后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒，挤出步骤重复三次，干燥制得复合材料。
其中，挤出机1-9区的温度分别是 155℃、155℃、165℃、165℃、170℃、170℃、170℃、165℃、165 ℃，机头温度 170 ℃。
实施例2
一种PLA生物降解复合材料，包括以下重量份数的原料：PLA 120份、PBAT 30份、聚酯15份、脂肪酸甘油酯5份、葵花籽油8份和马来酸酐接枝相容剂4份。所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。
一种PLA生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PLA和PBAT置于真空干燥箱中，在60℃条件下干燥12ｈ，除去小分子残留物和水分；
（2）将干燥后的PLA 、PBAT、聚酯份、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂混合后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、挤出步骤重复四次，干燥制得复合材料。
其中，挤出机1-9区的温度分别是 155℃、155℃、165℃、165℃、170℃、170℃、170℃、165℃、165 ℃，机头温度 170 ℃。
实施例3
一种PLA生物降解复合材料，包括以下重量份数的原料：PLA 110份、PBAT 25份、聚酯12份、脂肪酸甘油酯3份、花生油6份和聚己内酯2份。所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。
一种PLA生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PLA和PBAT置于真空干燥箱中，在60℃条件下干燥12ｈ，除去小分子残留物和水分；
（2）将干燥后的PLA 、PBAT、聚酯份、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂混合后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒，挤出步骤重复三次，干燥制得复合材料。挤出机1-9区的温度分别是 155℃、155℃、165℃、165℃、170℃、170℃、170℃、165℃、165 ℃，机头温度170 ℃。
对比例1
一种PLA生物降解复合材料，包括以下重量份数的原料：PLA 110份、PBAT 25份、聚酯12份、脂肪酸甘油酯3份和花生油6份。所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。其余与实施例3相同。
对比例2
一种PLA生物降解复合材料，包括以下重量份数的原料：PLA 110份、PBAT 25份、聚酯12份、脂肪酸甘油酯3份、花生油6份和聚己内酯2份。所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。
一种PLA生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将PLA和PBAT置于真空干燥箱中，在60℃条件下干燥12ｈ，除去小分子残留物和水分；
（2）将干燥后的PLA 、PBAT、聚酯份、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂混合后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒，干燥制得复合材料。挤出机1-9区的温度分别是 155℃、155℃、165℃、165℃、170℃、170℃、170℃、165℃、165 ℃，机头温度 170 ℃。
对实施例和对比例中的塑料粒子进行性能测试，同时进行生物降解测试，生物降解测试参考GB/T 19275-2003《材料在特定微生物作用下潜在生物分解和崩解能力的评价》，使用其中的土壤填埋试验方法，填埋时间为90天，材料的生物降解能力以质量变化的平均百分率(％)为评价标准，数值越高，则生物降解能力越好，具体结果见表1。
表1 塑料颗粒性能测试和生物降解测试结果
通过表1，与对比例1相比，实施例1、2和3添加了聚己内酯，得到的塑料粒子具有良好的强度，并且具有良好的生物降解率。与对比例2相比，实施例1、2和3采用了多次挤出的加工方法，提高了复合材料在高温条件下的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种PLA生物降解复合材料，其特征是，包括以下重量份数的原料：PLA 100-120份、PBAT 20-30份、聚酯10-15份、脂肪酸甘油酯2-5份、植物油3-8份和相容剂1-4份。
2.根据权利要求1所述的一种PLA生物降解复合材料，其特征是，所述PLA密度1.24g/cm3，为半结晶材料。
3.根据权利要求1所述的一种PLA生物降解复合材料，其特征是，所述植物油为玉米油、葵花籽油或花生油。
4.根据权利要求1所述的一种PLA生物降解复合材料，其特征是，所述相容剂为聚己内酯或马来酸酐接枝相容剂。
5.根据权利要求1-4所述的一种PLA生物降解复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）将PLA和PBAT置于真空干燥箱中，在60℃条件下干燥12ｈ，除去小分子残留物和水分；
（2）将干燥后的PLA 、PBAT、聚酯份、脂肪酸甘油酯、植物油和相容剂混合后加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒、干燥制得复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种PLA生物降解复合材料的制备方法，其特征是，挤出机1-9区的温度分别是 155℃、155℃、165℃、165℃、170℃、170℃、170℃、165℃、165 ℃，机头温度 170 ℃。
7.根据权利要求5或6所述的一种PLA生物降解复合材料的制备方法，其特征是，步骤（2）中挤出切粒后再次挤出后切粒，至少挤出三次。
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