CN1923891A

CN1923891A - 一种抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料及其制备方法

Info

Publication number: CN1923891A
Application number: CN 200610116334
Authority: CN
Inventors: 任杰; 刘智勇; 袁华
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: CN100410323C

Abstract

本发明涉及聚乳酸泡沫塑料，特别是抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料及其制备方法。该材料原料组分按重量计为：聚乳酸树脂100份，抗菌防霉添加剂1－5份，交联剂0.5－2份，成核剂0.5－5份，发泡剂0.5－2.5份；增塑剂0.5－3份；抗氧剂0.5－1份。生产方法是将未添加发泡剂的混料通过直接挤出制成抗菌防霉母料，然后在母料中添加发泡剂，直接挤出，将挤出料定型，分切，展平，牵引，卷取，包装制备即可。本发明直接挤出抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，生产工艺先进，产品力学性能以及抗菌防霉性能良好，使用后可生物降解，不会污染环境，且产品原料来源广泛，性价比高，被广泛用作各种包装材料。

Description

一种抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料及其制备方法

技术领域

本发明属工程塑料技术领域，具体涉及一种聚乳酸泡沫塑料及其制备方法。

背景技术

随着国家的发展，人民生活水平的逐步提高，人民的健康意识以及对环境保护的意识日益增强。创建舒适、清洁、抗菌防霉、防止疾病传播的生活、学习与工作环境是人们所热衷的追求。产品废弃物可自动生物降解，不污染环境也是目前国际环保事业的迫切要求。遗憾的是，伴随人们正在为改善自己生存环境的同时，也为微生物、细菌的繁殖生长创造了有利条件。白色污染的日益严重，也给我们赖以生存的环境造成巨大的压力。

细菌和霉菌是微生物的两种主要类型，具有种类繁多、分布极广、生命力旺盛的特点。当环境条件为相对65％、温度在20-30℃之间、PH值为微酸性条件下，就会迅速吸收营养繁殖生长，造成材料霉变和破坏。霉菌生长时形成的菌丝体是导体，可使材料绝缘性能下降。霉菌生长所性能的代谢物含有有机酸和霉素，会使得制品表面出现发粘、变色、变脆等现象，还会使得长期接触这些霉腐制品的人染上疾病。

采用通用塑料做成的制品，使用后随便丢弃，会造成白色污染。因为通用塑料分子量大，分子排列紧密，不容易降解。例如使用PP、PVC等材料制成的农用地膜会残留在土壤中，造成土壤缺氧，使得农作为窒息而死；使用PP发泡塑料制成的一次性饭盒更是白色污染的重要来源。因此，控制和消灭有害细菌、霉菌，保护人类健康，消除白色污染，已经是当今科技界共同面对的主要课题，日益受到广泛关注。

聚乳酸(PLA)本身在自然界并不存在。它是通过淀粉发酵后得到的乳酸经过缩聚得到的。聚乳酸具有良好的生物降解性能，降解产物是二氧化碳和水，对环境不会产生任何不良影响。聚乳酸具有广泛的应用前景，如食品包装、纤维纺织、日用塑料等领域。此外，聚乳酸也具有良好的生物相容性和生物可吸收性，在医用领域已经被认为是最有前途的可降解高分子材料。但是，由于聚乳酸生产成本过高的限制，它作为用用降解塑料使用起步较晚，近年来，由于环保要求和石油资源的短缺，使得人们对聚乳酸倍加重视，开始了聚乳酸产品的探索开发。虽然目前PLA树脂的价格还比较高，但是随着大量人力财力的投入，将使聚乳酸行业取得突破性进展。

在美国专利US Patent576309(1998)中，Kameoka等人采用混入化学发泡剂和物理发泡剂直接挤出的方法制备聚乳酸泡沫塑料。国内也有制作聚乳酸发泡塑料的相关报道。但是采用直接挤出法制作抗菌防霉型聚乳酸泡沫塑料领域还是空白。本发明根据有关抗菌防霉剂制造方法的现有技术(例如CN1294145A)、纳米防菌技术以及生物降解材料的有关特性，得出本发明的主要思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种力学性能良好、抗菌防霉性能优越、可生物降解的聚乳酸泡沫塑料及其制备方法。

本发明提出的抗菌防霉可生物降解的聚乳酸泡沫塑料，由各种原料共混直接挤出得母料，然后加入发泡剂直接挤出而获得，其原料组分按重量计的配方如下：

聚乳酸树脂 100，

抗菌防霉母料 1-5，

交联剂 0.5-2，

成核剂 0.5-5，

发泡剂 0.5-2.5，

增塑剂 0.5-3，

抗氧剂 0.5-1。

本发明中，所述的聚乳酸树脂为左旋光或者消旋光性聚乳酸树脂，数均分子量为18-20W，分子量分布为1.8-2.2，结晶度为25-35％。

本发明中，所述的抗菌防霉母料是以Ag+、Zn2+、Cu2+、纳米TiO₂之一种或者其中多种混合物作为抗菌剂，以噻菌灵、百菌清、75号工业防霉剂、多菌灵之一种或者其中多种混合物作为防霉剂。

本发明中，所述的交联剂是丁二醇、甲苯二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中1种或几种混合物。

本发明中，所述的成核剂为蒙脱土或者滑石粉。

本发明中，所述发泡剂为AC发泡剂，分解温度在140℃-190℃之间。

本发明中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，聚乙二醇中1种或2种混合物。

本发明中，所述抗氧剂为邻苯二酚和对苯二酚中1种或2种混合物。

本发明提出的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料的制备方法，具体步骤如下：

(1)按计量将聚乳酸树脂、成核剂、抗菌防霉母料、抗氧剂混合均匀，用挤出机挤出制成母料；

(2)按计量将母料、发泡剂均匀混合，用挤出机挤出发泡，挤出过程中向挤出机加入交联剂和增塑剂；挤出剂的温度控制在140-210℃之间；

(3)定型，切割，展平，牵引，卷取，包装。

本发明的抗菌防霉性能高发泡聚乳酸塑料，具有闭孔式泡沫结构，由挤出机直接挤出发泡定型后制备而成。此种抗菌防霉性聚乳酸废弃后可生物降解，降解产物对环境友好，其生产工艺先进，产品性能良好，通过玉米发酵制得的聚乳酸，原料来源广泛，克服石油不足的限制，性价比高，被广泛应用于各种包装材料。

具体实施方式

以下将通过实施例来进一步详细的说明本发明。在实施例中，除非另外指明分数和百分比均以重量计。但是并不局限于这些实例。本领域的技术熟练人员可根据上述内容对本发明做一些非实质性改进和调整。

实施例1

将有聚乳酸树脂(美国Natrueworks，4042D)100重量份和抗菌防霉母料3重量份、蒙脱土(DK4型)2重量份，组成的原料混合均匀，加入到挤出机中进行挤出，挤出机温度为160-210℃，主机转速为850rpm，螺杆的转速为30rpm，制得母料冷却切粒。将母料、发泡剂0.3重量份均匀混合加入到挤出机中进行挤出发泡，挤出温度以及主机转速、螺杆转速同上，挤出中通过计量泵加入甲苯二异氰酸酯0.5重量份，邻苯二甲酸二辛酯0.5重量份。挤出得泡沫，冷却，定型、切割、展平、牵引后卷取。牵引速度为28rpm，所得产品规格为：厚度3mm，宽度1200mm，泡孔直径为0.145mm，泡孔密度为1.8×10⁵个/cm³泡孔密度为产品抗菌防霉性能：对大肠埃希式菌和金黄色葡萄球菌：24H抗菌率＞99％；对黑曲霉、土曲霉等8种混合霉菌；防霉性能为0级。

实施例2

混合料中聚乳酸树脂和抗菌防霉的量与实施例1中相同，蒙脱土(DK4)3重量份，邻苯二酚0.5重量份组成的原料混合均匀，加入到挤出机中进行挤出，挤出机温度为150-230℃之间，主机转速为800rpm，螺杆转速为30rpm，制得母料冷却切粒。将母料、发泡剂0.6重量份均匀加入到挤出机中进行挤出发泡，挤出温度以及主机转速、螺杆转速同上，挤出中通过计量泵加入甲苯二异氰酸酯0.5重量份，邻苯二甲酸二辛酯1重量份。挤出得泡沫，冷却，定型、切割、展平、牵引后卷取。牵引速度为30rpm，所得产品规格为：厚度2.9mm，宽度为1200mm，，泡孔直径为0.121mm，泡孔密度为3.1×10⁵个/cm³泡孔产品抗菌防霉性能：对大肠埃希式菌和金黄色葡萄球菌：24H抗菌率＞99％；对黑曲霉、土曲霉等8种混合霉菌：防霉性能为0级。

实施例3

将有聚乳酸树脂(美国Natrueworks，4042D)100重量份和抗菌防霉母料4重量份、邻苯二酚0.5重量份和对苯二酚0.5重量份、蒙脱土(DK4型)3.5重量份，组成的原料混合均匀，加入到挤出机中进行挤出，挤出机温度为170-240℃，主机转速为850rpm，螺杆的转速为30rpm，制得母料冷却切粒。将母料、发泡剂1.0重量份均匀混合加入到挤出机中进行挤出发泡，挤出温度以及主机转速、螺杆转速同上，挤出中通过计量泵加入甲苯二异氰酸酯0.5重量份，苯二甲撑二异氰酸酯0.5重量份，邻苯二甲酸二辛酯2重量份。挤出得泡沫，冷却，定型、切割、展平、牵引后卷取。牵引速度为30rpm，所得产品规格为：厚度3.0mm，宽度1200mm，泡孔直径为0.125mm，泡孔密度为3.3×10⁵个/cm³泡孔密度为产品抗菌防霉性能：对大肠埃希式菌和金黄色葡萄球菌：24H抗菌率＞99％；对黑曲霉、土曲霉等8种混合霉菌；防霉性能为0级。

实施例4

将有聚乳酸树脂(美国Natrueworks，4042D)100重量份和抗菌防霉母料3重量份、滑石粉(DK4型)3重量份，对苯二酚1重量份组成的原料混合均匀，加入到挤出机中进行挤出，挤出机温度为160-230℃，主机转速为850rpm，螺杆的转速为30rpm，制得母料冷却切粒。将母料、发泡剂1.3重量份均匀混合加入到挤出机中进行挤出发泡，挤出温度以及主机转速、螺杆转速同上，挤出中通过计量泵加入苯二甲撑二异氰酸酯0.5重量份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5重量份，邻苯二甲酸二辛酯1重量份。挤出得泡沫，冷却，定型、切割、展平、牵引后卷取。牵引速度为30rpm，所得产品规格为：厚度3.1mm，宽度1200mm，泡孔直径为0.113mm，泡孔密度为3.5×10⁵个/cm³泡孔密度为产品抗菌防霉性能：对大肠埃希式菌和金黄色葡萄球菌：24H抗菌率＞99％；对黑曲霉、土曲霉等8种混合霉菌；防霉性能为0级。

实施例5

将有聚乳酸树脂(美国Natrueworks，4042D)100重量份和抗菌防霉母料3.5重量份、蒙脱土5(DK4型)重量份，对苯二酚1.0重量份组成的原料混合均匀，加入到挤出机中进行挤出，挤出机温度为140-200℃，主机转速为900rpm，螺杆的转速为30rpm，制得母料冷却切粒。将母料、发泡剂2.5重量份均匀混合加入到挤出机中进行挤出发泡，挤出温度以及主机转速、螺杆转速同上，挤出中通过计量泵加入甲苯二异氰酸酯1重量份，二苯基甲烷二异氰酸酯1重量份，邻苯二甲酸二辛酯0.5重量份，乙二醇0.5重量份。挤出得泡沫经冷却、定型、切割、展平、牵引后卷取。牵引速度为30rpm，所得产品规格为：厚度2.6mm，宽度1200mm，泡孔直径为0.078mm，泡孔密度为3.6×10⁵个/cm³泡孔密度为产品抗菌防霉性能：对大肠埃希式菌和金黄色葡萄球菌：24H抗菌率＞99％；对黑曲霉、土曲霉等8种混合霉菌；防霉性能为0级。

实施例6

将有聚乳酸树脂(美国Natrueworks，6400D)100重量份和抗菌防霉母料4重量份、蒙脱土(DK4型，5重量份，对苯二酚1.0重量份组成的原料混合均匀，加入到挤出机中进行挤出，挤出机温度为170-240℃，主机转速为800rpm，螺杆的转速为30rpm，制得母料冷却切粒。将母料100重量份、发泡剂0.7重量份均匀混合加入到挤出机中进行挤出发泡，挤出温度以及主机转速、螺杆转速同上，挤出中通过计量泵加入二苯基甲烷二异氰酸酯1重量份，邻苯二甲酸二辛酯0.5重量份。挤出得泡沫，冷却，定型、切割、展平、牵引后卷取。牵引速度为28rpm，所得产品规格为：厚度3.2mm，宽度1200mm，泡孔直径为0.157mm，泡孔密度为1.6×10⁵个/cm³泡孔密度为产品抗菌防霉性能：对大肠埃希式菌和金黄色葡萄球菌：24H抗菌率＞99％；对黑曲霉、土曲霉等8种混合霉菌；防霉性能为0级。

Claims

1、一种抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于由各种原料共混直接挤出得母料，然后加入发泡剂直接挤出而获得，其原料组分按重量计的配方如下：

聚乳酸树脂 100，

抗菌防霉母料 1-5，

交联剂 0.5-2，

成核剂 0.5-5，

发泡剂 0.5-2.5，

增塑剂 0.5-3，

抗氧剂 0.5-1。

2、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述的树脂为左旋光或者消旋光性聚乳酸树脂，数均分子量为10-25W，分子量分布为1.8-2.2，结晶度为25-35％。

3、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述的抗菌防霉母料是以Ag+、Zn2+、Cu2+、纳米TiO₂之一种或者其中多种混合物作为抗菌剂，以噻菌灵、百菌清、75号工业防霉剂、多菌灵之一种或者其中多种混合物作为防霉剂。

4、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述的交联剂是丁二醇、甲苯二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中1种或几种混合物。

5、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述的成核剂为蒙脱土或者滑石粉。

6、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述发泡剂为AC发泡剂，分解温度在140℃-190℃之间。

7、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，聚乙二醇中1种或2种混合物。

8、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料，其特征在于所述抗氧剂为邻苯二酚和对苯二酚中1种或2种混合物。

9、根据权利要求1所述的抗菌防霉可生物降解聚乳酸泡沫塑料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)按计量将聚乳酸、成核剂、抗菌防霉母料、抗氧剂混合均匀，用挤出机挤出制成母料，冷却切粒；

(2)按计量将母料、发泡剂均匀混合，用挤出机挤出发泡，挤出过程中向挤出机中加入交联剂和增塑剂，挤出机的温度控制在140-240℃之间；

(3)定型，切割，展平，牵引，卷取，包装。