CN1793227A - 一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法 - Google Patents

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刘南安
韩常玉
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Abstract

本发明属于一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法。由聚乳酸，耐热性材料如苯乙烯－丙烯腈共聚物、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物或聚碳酸酯中的一种，高熔体速率高分子材料脂肪族聚酯，如聚己内酯、聚羟基丁酸酯、羟基丁酸酯－羟基戊酸酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯或聚丙撑碳酸酯中的一种和抗氧剂组成。上述物质在高搅机中常温混均，在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为160－185℃。所得到的树脂可用于制备薄膜、板材、片材、发泡和注塑成型塑料件。这些制备具有优异的耐热性能，力学性能和加工性能。

Description

一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法
技术领域：
本发明属于一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法。
背景技术：
合成聚乳酸的最初原料是淀粉，淀粉经生物发酵过程转化为乳酸，乳酸经过缩聚或再经过丙交酯开环聚合得到聚乳酸。由此可见，聚乳酸不同于其它通用塑料的本质之一是它利用了可再生性的植物资源。这样可以有效的缓解日益枯竭的石油资源。并且，聚乳酸具与通用塑料完全相同的性能，如力学性能和可加工性。特别是目前大规模的生产使得聚乳酸树脂的成本下降，相对于其它生物降解高分子材料变得非常廉价。因此，近些年来，聚乳酸倍受高分子学术界和产业界的关注，成为21世纪热点研究对象。但是，由于聚乳酸的结晶速率很慢，加工后几乎是无定型聚合物，这样在温度高于玻璃化转变温度(60℃)后，制品的尺寸稳定性很差，较差的耐热性能在很大程度上限制了聚乳酸的广泛应用。因此，有很多研究工作报道提高聚乳酸的耐热性能。包括加入成核剂提高结晶度(CN02813024)；填加无机填料增强(CN03149911)；共混纤维(CN01107011)；共聚反应(CN99119441)。提高结晶度的研究专利是在聚乳酸中加入金属有机磷酸盐、苄叉基山梨醇衍生物等成核剂，使聚合物结晶速度加快，提高结晶度，球晶尺寸均匀细密，使得聚合物热性能、力学性能得到提高。该方法的不足之处是聚乳酸树脂本身结晶度较低，以无定形结构为主。单靠结晶的变化对聚合物性能提高幅度有限。填加无机填料的研究专利是在聚乳酸中加入云母粉、滑石粉、蒙脱土等层片状微粉。片状填料比粒状填料具有更好的热性能与力学性能。但是力学性能仍会有大幅度下降。共混纤维的研究专利是在聚乳酸中加入甲壳素纤维、明胶蛋白纤维、改性人发角蛋白纤维、改性纤维素或聚酰亚胺纤维。可提高树脂耐热性，但是熔体速率低，加工困难。
共混改性是聚合物常用的改性手段，通过共混可以实现不同组分之间的优势互补，满足单一组分所不具备的性能。
发明内容
本发明的目的是一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法。使用耐热性能较高的聚合物苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯与聚乳酸进行共混以改善聚乳酸的耐热性能。
但是由于这几类耐热材料的加工温度都很高，而聚乳酸在较高的温度下加工会发生严重的热降解，导致材料性能的劣化。因此，我们在二者共混的基础上引入第三组分，高熔体速率高分子材料脂肪族聚酯，如聚己内酯、聚羟基丁酸酯、羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯或聚丙撑碳酸酯。这样即改善了聚乳酸的耐热性能，同时又在相对较低的加工温度下赋予共混物较好的加工性能。
本发明的方法的原材料的配比如下：
使用的聚乳酸数均分子量为3万-20万，加入的份数为50-80份；耐热型高分子为苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯，加入的份数为50-20份，数均分子量为3万-20万；高熔体速率高分子材料为聚己内酯、聚羟基丁酸酯、羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯或聚丙撑碳酸酯，加入的份数为0-40份，数均分子量为3万-20万；复合型抗氧剂为由四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份，亚磷酸三(2，4，-二叔丁基苯基)酯(B215)2份复合而成，复合型抗氧剂的加入的份数为0.5份。
本发明方法的步骤和条件是：按照原材料配比，将聚乳酸、耐热型高分子材料苯乙烯共聚物、高熔体速率高分子材料脂肪族聚酯及复合型抗氧剂，在60℃烘箱中干燥8小时，然后在高搅机中常温混均，在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为160-185℃，即可得到一种耐热易加工型聚乳酸树脂。
本发明的共混树脂维卡软化温度为62.3-118.3℃，熔体流动速率1.35-14.80g/10min，拉伸强度34.5-50.4Mpa Izod冲击强度23.7-75.6J/m。可用于挤出、注塑、吸塑、吹塑、吹膜、挤片或发泡等工艺。
具体实施方式
实例1：聚乳酸                          80份
苯乙烯-丙烯腈共聚物                    20份
ky-7910和B215                          0.5份
将原料共混，在Φ30双螺杆挤出机上185℃挤出，在200g注塑机上注塑。测得维卡软化温度62.3℃；熔体流动速率2.35g/10min；拉伸强度45.1Mpa；Izod冲击强度40.0J/m。
实例2：聚乳酸                          70份
苯乙烯-丙烯腈共聚物                    30份
ky-7910和B215                          0.5份
将原料共混，在Φ30双螺杆挤出机上160℃挤出，在200g注塑机上注塑。测得维卡软化温度79.3℃；熔体流动速率3.09g/10min；拉伸强度43.2Mpa；Izod冲击强度37.5J/m。
实例3：聚乳酸                          60份
聚碳酸酯                               40份
聚己内酯                               20份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度117.1℃；熔体流动速率7.60g/10min；拉伸强度39.2Mpa；Izod冲击强度35.5J/m。
实例4：聚乳酸                          50份
苯乙烯-丙烯腈共聚物                    50份
聚丙撑碳酸酯                           10份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度114.9℃；熔体流动速率4.39g/10min；拉伸强度37.4Mpa；Izod冲击强度23.7J/m。
实例5：聚乳酸                          60份
苯乙烯-丙烯腈共聚物                    30份
羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物            10份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度118.3℃；熔体流动速率6.38g/10min；拉伸强度39.2Mpa；Izod冲击强度70.8J/m。
实例6：聚乳酸                          80份
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物             20份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度67.8℃；熔体流动速率2.62g/10min；拉伸强度50.4Mpa；Izod冲击强度47.4J/m。
实例7：聚乳酸                          70份
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物             30份
聚羟基丁酸酯                           20份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度117.3℃；熔体流动速率4.28g/10min；拉伸强度44.3Mpa；Izod冲击强度40.4J/m。
实例8：聚乳酸                          60份
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物             40份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度115.3℃；熔体流动速率1.35g/10min；拉伸强度38.9Mpa；Izod冲击强度41.7J/m。
实例9：聚乳酸                          50份
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物             50份
聚丁二酸丁二醇酯                       30份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度117.3℃；熔体流动速率10.35g/10min；拉伸强度34.5Mpa；Izod冲击强度34.7J/m。
实例10.聚乳酸                          60份
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物             30份
羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物            10份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度115.8℃；熔体流动速率5.58g/10min；拉伸强度35.4Mpa；Izod冲击强度49.8J/m。
实例11：聚乳酸                         60份
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物             40份
羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物            40份
ky-7910和B215                          0.5份
实验操作同实例1，维卡软化温度130.8℃；熔体流动速率14.80g/10min；拉伸强度38.8Mpa；Izod冲击强度75.6J/m。

Claims (4)

1.一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法，其特征在于所制备的共混物以重量份数比由下列物质组成：
聚乳酸，加入的份数为50-80份；耐热型高分子材料苯乙烯共聚物：为苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯，加入的份数为50-20份；高熔体速率高分子材料脂肪族聚酯为：聚己内酯、聚羟基丁酸酯、羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯或聚丙撑碳酸酯，加入的份数为0-40份；复合型抗氧剂为：由四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基)丙酸〕季戊四醇酯(ky-7910)1份，亚磷酸三(2，4，-二叔丁基苯基)酯(B215)2份复合而成，复合型抗氧剂的加入的份数为0.5份；
本发明方法的步骤和条件是：按照原材料配比，将聚乳酸、耐热型高分子材料苯乙烯共聚物、高熔体速率高分子材料脂肪族聚酯及复合型抗氧剂，在60℃烘箱中干燥8小时，然后在高搅机中常温混均，在双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出温度为160-185℃，即可得到一种耐热易加工型聚乳酸树脂。
2.如权利要求1所述的一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法，其特征在于所用的耐热型高分子为苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚碳酸酯，数均分子量为3万-20万。
3.如权利要求1所述的一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法，其特征在于聚己内酯、聚羟基丁酸酯、羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯或聚丙撑碳酸酯，数均分子量为3万-20万。
4.如权利要求1所述的一种耐热易加工型聚乳酸树脂的制备方法，其特征在于聚乳酸均分子量为3万-20万。
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