CN115678225A

CN115678225A - 一种高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN115678225A
Application number: CN202211322605.3A
Authority: CN
Inventors: 师杰; 郑元俭; 彭水娇; 吴俊�; 刘雪婷; 袁天楠; 何亚洲; 李明哲; 王文博
Original assignee: Wanhua Chemical Ningbo Co Ltd
Current assignee: Wanhua Chemical Ningbo Co Ltd
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-02-03

Abstract

本发明公开了一种高耐热的聚乳酸复合材料及其制备方法，涉及生物可降解塑料技术领域，是由包含以下重量百分数的组分制备得到：聚乳酸20‑80%，聚己二酸‑对苯二甲酸丁二醇酯10%‑50%，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸5%‑20%，增塑剂0.2%‑5%，润滑剂0.2%‑5%。可用于吸管、水杯等食品领域，扩大了聚乳酸材料的应用领域。

Description

一种高耐热聚乳酸复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高耐热聚乳酸复合材料。

背景技术

传统的塑料包装材料通常由聚丙烯、聚乙烯制成，其使用后存在难以回收处理的问题，造成了严重的环境污染问题，随着人们环保意识的增强，环境友好型高分子材料则受到了学术界和工业领域的广泛关注。聚乳酸作为一种脂肪族聚酯，其具有良好的生物降解性、化学惰性和生物相容性，聚乳酸作为一种可再生的生物资源，本身无毒，其性能可在大范围内通过与其他单体共聚进行调节优化，成为当今人们所关注的重要可降解高分子材料，具有广阔的应用前景。

但是由于聚乳酸的玻璃化温度较低，无法满足在较热环境下的使用需求，这在一定程度上极大的限制了其应用范围。为了克服聚乳酸耐热性较差的缺陷，使其更好地满足更广阔领域的应用要求，近年来对聚乳酸的改性研究不断加强，但大多数提高聚乳酸耐热性能的方法中，都是传统添加耐热剂实现，耐热性能提升不明显。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题，提供了一种高耐热的聚乳酸复合材料及其制备方法。

为达到以上发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高耐热聚乳酸复合材料，是由包含以下重量百分数的组分制备得到：聚乳酸20-80％，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯10％-50％，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸5％-20％，增塑剂0％-5％，优选0.2％-5％，润滑剂0％-5％，优选0.2％-5％。

进一步地，所述的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树制备方法为：将古马隆树脂加热至熔融状态，优选保温30-60min，然后向熔融的古马隆树脂中添加聚乙烯醇搅拌，优选地，以1000-2000r/min的转速高速搅拌1-2h，然后添加乙酰柠檬酸三丁酯，继续搅拌1-4h，然后冷却至室温，获得乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂。

优选地，聚乙烯醇的加入量为古马隆树脂质量的1％-5％，乙酰柠檬酸三丁酯的加入量为古马隆树脂质量1％-5％。

进一步地，所述乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸的制备方法为：将乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸四丁酯熔融共混获得化学枝接改性后的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸。优选地，其重量百分数组成分别为：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂20％-60％、聚乳酸20％-60％、甲基丙烯酸缩水甘油酯10％-20％、甲基丙烯酸四丁酯10％-20％。优选地，熔融混合温度为160-200℃，转速500-2000r/min，混合10-30min获得化学枝接改性后的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸。

进一步地，所述聚乳酸的重均分子量为100000-200000。

进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

进一步地，所述润滑剂为硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡、油酰胺中的一种或多种。

所述高耐热聚乳酸复合材料的制备方法为：将聚乳酸，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸，增塑剂，润滑剂混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料通过双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为160-210℃，冷却造粒，即可得高耐热聚乳酸复合材料。

进一步地，混合前对将聚乳酸，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸进行干燥处理，干燥温度为60-90℃，干燥时间为4-8小时。

本发明的聚乳酸复合材料可用于吸管、水杯、食品包装、快餐饭盒等食品领域，还可以用于农用地膜，扩大了聚乳酸材料的应用领域。

本发明提供的高耐热聚乳酸复合材料，通过添加己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯，提升了聚乳酸复合材料的韧性，通过乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂，使得古马隆树脂的耐热性能得到进一步提升，利用乙酰柠檬酸三丁酯改性后的古马隆树脂化学枝接改性聚乳酸，实现了聚乳酸复合材料耐热特性的提升。

具体实施方式

实施例和对比例中所用的原材料信息如下：

下面以具体实施方式对本发明作进一步地说明，实施例和对比例中的热变形温度按标准ISO 75测试，样条尺寸为80mm×10mm×4mm，负载选择0.45MPa。

实施例1：

首先制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸：

首先，制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂：将古马隆树脂加热至熔融状态，保温60min，然后向熔融的古马隆树脂中添加古马隆树脂质量5％的聚乙烯醇，然后以1500r/min的转速高速搅拌2h，然后添加古马隆树脂质量5％的乙酰柠檬酸三丁酯，继续搅拌4h，然后冷却至室温，获得乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂。

然后，制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸：将质量分数：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂60％、聚乳酸20％、甲基丙烯酸缩水甘油酯10％、甲基丙烯酸四丁酯10％，熔融共混，其中熔融混合温度为180℃，转速500r/min，混合10min获得化学枝接改性后的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸。

高耐热聚乳酸的组成成分为：聚乳酸56％，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯20％，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸20％，丙二醇2％，油酰胺2％，将上述物料在90℃下干燥6小时后混合均匀，经双螺杆挤出机在180℃下熔融挤出切粒，在80℃下干燥4小时后制备获得聚乳酸复合材料。

实施例2：

首先，制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂：将古马隆树脂加热至熔融状态，保温60min，然后向熔融的古马隆树脂中添加古马隆树脂质量2.5％的聚乙烯醇，然后以1500r/min的转速高速搅拌2h，然后添加古马隆树脂质量2.5％的乙酰柠檬酸三丁酯，继续搅拌4h，然后冷却至室温，获得乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂。

然后，制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸：将质量分数：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂20％、聚乳酸60％、甲基丙烯酸缩水甘油酯10％、甲基丙烯酸四丁酯10％，熔融共混，其中熔融混合温度为180℃，转速500r/min，混合10min获得化学枝接改性后的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸。

高耐热聚乳酸的组成成分为：聚乳酸66％，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯20％，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸10％，丙二醇2％，油酰胺2％，将上述物料在90℃下干燥6小时后混合均匀，经双螺杆挤出机在180℃下熔融挤出切粒，在80℃下干燥4小时后制备获得聚乳酸复合材料。

实施例3：

首先，制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂：将古马隆树脂加热至熔融状态，保温60min，然后向熔融的古马隆树脂中添加古马隆树脂质量1％的聚乙烯醇，然后以1500r/min的转速高速搅拌2h，然后添加古马隆树脂质量1％的乙酰柠檬酸三丁酯，继续搅拌4h，然后冷却至室温，获得乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂。

然后，制备乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸：将质量分数：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂20％、聚乳酸40％、甲基丙烯酸缩水甘油酯20％、甲基丙烯酸四丁酯20％，熔融共混，其中熔融混合温度为180℃，转速500r/min，混合10min获得化学枝接改性后的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸。

高耐热聚乳酸的组成成分为：聚乳酸71％，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯20％，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸5％，丙二醇2％，油酰胺2％，将上述物料在90℃下干燥6小时后混合均匀，经双螺杆挤出机在180℃下熔融挤出切粒，在80℃下干燥4小时后制备获得聚乳酸复合材料。

对比例1：

组成成分为：聚乳酸76％，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯20％，丙二醇2％，油酰胺2％，将上述物料在90℃下干燥6小时后混合均匀，经双螺杆挤出机在180℃下熔融挤出切粒，在80℃下干燥4小时后制备获得聚乳酸复合材料。

将上述实施例1、2、3和对比例1所制备的聚乳酸复合材料经过注塑机成型得到尺寸为80mm×10mm×4mm测试样条，在0.45MPa的测试条件下进行热变形温度测试，其测试结果见表1所示。

表1：

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					热变形温度℃	94	89	84	72

由表1可见，采用本发明制备的聚乳酸复合材料的热变形温度有了明显地提升。

需要说明的是，在本文中尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物。

Claims

1.一种高耐热聚乳酸材料，其特征在于：是由包含以下重量百分数的组分制备得到：聚乳酸20-80％，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯10％-50％，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸5％-20％，增塑剂0％-5％，优选0.2％-5％，润滑剂0％-5％，优选0.2％-5％。

2.根据权利要求1所述的聚乳酸材料，其特征在于：所述聚乳酸的重均分子量为100000-200000。

3.根据权利要求1或2所述的聚乳酸材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚乳酸材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸丁酯、聚乙烯蜡、油酰胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚乳酸材料，其特征在于：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸的制备方法为：将乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂、聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸四丁酯熔融共混获得化学枝接改性的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸，优选地，其重量百分数组成分别为：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂20％-60％、聚乳酸20％-60％、甲基丙烯酸缩水甘油酯10％-20％、甲基丙烯酸四丁酯10％-20％，优选地，其中熔融混合温度为160-200℃，转速500-2000r/min，混合10-30min获得化学枝接改性后的乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸。

6.根据权利要求5所述的聚乳酸材料，其特征在于：乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂的制备方法为：将古马隆树脂加热至熔融状态，优选保温30-60min，然后向熔融的古马隆树脂中添加聚乙烯醇，优选地，以1000-2000r/min的转速高速搅拌1-2h，添加乙酰柠檬酸三丁酯，继续搅拌1-4h，然后冷却至室温，获得乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂。

7.根据权利要求6中所述的聚乳酸材料，其特征在于：聚乙烯醇的加入量为古马隆树脂质量的1％-5％，乙酰柠檬酸三丁酯的加入量为古马隆树脂质量1％-5％。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的高耐热聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：将聚乳酸，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸，增塑剂，润滑剂混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料通过双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度为160-200℃，冷却造粒，即可得高耐热聚乳酸复合材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：混合前分别将聚乳酸，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯，乙酰柠檬酸三丁酯改性古马隆树脂枝接改性聚乳酸进行干燥处理，干燥温度为60-90℃，干燥时间为4-8小时。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的高耐热聚乳酸材料或权利要求8或9中任一项所述的制备方法制得的高耐热聚乳酸材料可用于制备吸管、水杯、食品包装、快餐饭盒、农用地膜等。