一種多層聚乳酸復(fù)合板材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多層聚乳酸復(fù)合板材及其制備方法，該復(fù)合板材由三層結(jié)構(gòu)組成：第一層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層，第二層為高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層，第三層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層。本發(fā)明復(fù)合板材的三層結(jié)構(gòu)分別制備，經(jīng)熱軋后成型。該復(fù)合板材具有高模量、高強(qiáng)度、高韌性及生物可降解性的特點(diǎn)，并且其外層可根據(jù)需要調(diào)整軟硬度。
【專利說(shuō)明】一種多層聚乳酸復(fù)合板材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多層聚乳酸復(fù)合板材及其制備方法，特指一種三層結(jié)構(gòu)的，中間層具有高強(qiáng)高模，表層具有高抗沖擊性能的且軟硬度可控制的復(fù)合板材及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚乳酸是人工合成的可生物降解的熱塑性脂肪族聚酯，它不僅來(lái)源于玉米、谷物等可再生資源，而且還具有良好的生物相容性，是最有前途的可生物降解高分子材料之一，廣泛用于生物醫(yī)用材料、包裝材料、日用塑料制品、紡織面料、農(nóng)用地膜等領(lǐng)域。但是聚乳酸本身性能有一定的缺陷，性能較脆，模量和強(qiáng)度一般，尤其是制成板材后難以達(dá)到產(chǎn)品要求。
[0003]目前，聚乳酸板材及其制備方法的相關(guān)文獻(xiàn)，如低層間間距型聚乳酸基麻纖維復(fù)合板的制備方法(CN101691054B)，一種聚乳酸復(fù)合板材及其制備方法(CN103538136A)，一種阻燃型玉米棒包皮纖維/聚乳酸纖維板的制備方法(CN103341898A)，利用經(jīng)交聯(lián)的聚乳酸的板及其制備方法(CN104169055A)，均涉及到通過(guò)纖維復(fù)合或化學(xué)交聯(lián)的方法來(lái)改性聚乳酸，并制備成板材。但這幾個(gè)專利未涉及一種三層結(jié)構(gòu)的，中間層具有高強(qiáng)高模，表層具有高抗沖擊性能且軟硬度可控制的聚乳酸復(fù)合板材。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有三層結(jié)構(gòu)的，中間層具有高強(qiáng)高模，表層具有高抗沖擊性能的且軟硬度可控制的聚乳酸復(fù)合板材及其制備方法。
[0005]技術(shù)方案:一種多層聚乳酸復(fù)合板材，所述聚乳酸復(fù)合板材包括三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從上到下依次為:第一層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層，第二層為高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層，第三層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層；所述聚乳酸復(fù)合板材的克重為500-3500g/m2，所述的第一層和第三層重量總和占總重量比為40-60%，第二層重量占總重量比為40-60%。
[0006]作為優(yōu)化:所述的第一層和第三層的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層含有聚乳酸、增韌粒子、增塑劑和抗氧化劑。
[0007]作為優(yōu)化:聚乳酸為分子量10-16萬(wàn)(質(zhì)量百分比為40-90%);增韌粒子為生物可降解聚氨酯、聚己內(nèi)酯、聚乳酸-三亞甲基碳酸酯、聚氧乙烯中的一種或兩種以上(質(zhì)量百分比為10-50%);增塑劑為蓖麻酸丁酯、甘油三-乙酰蓖麻醇酸酯、蔗糖硬脂酸酯中的一種或兩種以上(質(zhì)量百分比為5-20%)，抗氧化劑(質(zhì)量百分比為3-5%)。
作為優(yōu)化:所述的第二層的高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層是含有聚乳酸、高性能纖維、界面粘合劑。
[0008]作為優(yōu)化:聚乳酸為分子量10-16萬(wàn)(質(zhì)量百分比為60-90%);高性能纖維為碳纖維、玻璃纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯、芳綸1414長(zhǎng)絲中的一種或兩種以上(質(zhì)量百分比為10-40%),界面粘合劑(5-10%)。
[0009]—種多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，包括如下步驟:
1)、把碳纖維、玻璃纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯、芳綸1414長(zhǎng)絲中的一種或兩種以上預(yù)浸潰在界面粘合劑中，然后平行或交叉鋪展成2-5層，并且每層之間鋪上預(yù)制好的Imm聚乳酸薄膜，經(jīng)熱壓形成高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層；
2)、將聚乳酸，增韌粒子，增塑劑經(jīng)干燥、預(yù)混，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)共混熔融擠出壓延成2-5mm的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層板材；
3)、將耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層作為第一、三層，高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層作為第二層，經(jīng)預(yù)壓、熱烘，最后經(jīng)熱軋形成復(fù)合板材。
[0010]作為優(yōu)化:所述步驟I)中，熱壓溫度為170-230°c，熱壓壓力為2_7MPa，熱壓時(shí)間為 30_90sο
[0011]作為優(yōu)化:所述步驟2)中，熔融溫度為170-230°c，螺桿直徑55mm，螺桿轉(zhuǎn)速為30-60r/min。
[0012]作為優(yōu)化:所述步驟3)中，熱軋溫度為170_230°C，熱軋壓力為2_7MPa。
[0013]作為優(yōu)化:所述步驟3)中，形成的復(fù)合板材在高強(qiáng)度、高模量的同時(shí)，表面軟硬度控制在邵氏硬度90D-42D的范圍內(nèi)。
[0014]有益效果:本發(fā)明制備出的復(fù)合板材具有高模量、高強(qiáng)度、高韌性及生物可降解性的特點(diǎn)，并且其外層可根據(jù)需要調(diào)整軟硬度。該板材的中間層可提供板材整體的剛性和強(qiáng)度，而外層可以提供較好的韌性從而抵抗外物的沖擊力，并且其表層的軟硬度可根據(jù)需要經(jīng)行調(diào)節(jié)。該復(fù)合板材可應(yīng)用于車用內(nèi)飾板、電器外殼等產(chǎn)品，既具有提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的性能，又能提供良好的外層舒適感。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]具體實(shí)施例1
如圖1所示，一種多層聚乳酸復(fù)合板材，所述聚乳酸復(fù)合板材包括三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從上到下依次為:第一層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層1，第二層為高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層2，第三層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層3 ;所述聚乳酸復(fù)合板材的克重為500g/m2，所述的第一層和第三層重量總和占總重量比為40%，第二層重量占總重量比為60%。
[0018]所述的第一層和第三層的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層含有聚乳酸、增韌粒子、增塑劑和抗氧化劑。
[0019]聚乳酸為分子量10萬(wàn)；增韌粒子為生物可降解聚氨酯；增塑劑為蓖麻酸丁酯，抗氧化劑。
所述的第二層的高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層是含有聚乳酸、高性能纖維、界面粘合劑。
[0020]聚乳酸為分子量10萬(wàn)；高性能纖維為碳纖維，界面粘合劑。
[0021]一種多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，包括如下步驟:
1)、把碳纖維預(yù)浸潰在界面粘合劑中，然后平行鋪展成2層，并且每層之間鋪上預(yù)制好的Imm聚乳酸薄膜，經(jīng)熱壓形成高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層；
2)、將聚乳酸，增韌粒子，增塑劑經(jīng)干燥、預(yù)混，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)共混熔融擠出壓延成2mm的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層板材；
3)、將耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層作為第一、三層，高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層作為第二層，經(jīng)預(yù)壓、熱烘，最后經(jīng)熱軋形成復(fù)合板材。
[0022]所述步驟I)中，熱壓溫度為170°C，熱壓壓力為2MPa，熱壓時(shí)間為30s。
[0023]所述步驟2)中，熔融溫度為170°C，螺桿直徑55mm，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min。
[0024]所述步驟3)中，熱軋溫度為170°C，熱軋壓力為2MPa。
[0025]所述步驟3 )中，形成的復(fù)合板材在高強(qiáng)度、高模量的同時(shí)，表面軟硬度控制在邵氏硬度42D的范圍內(nèi)。
[0026]具體實(shí)施例2
如圖1所示，一種多層聚乳酸復(fù)合板材，所述聚乳酸復(fù)合板材包括三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從上到下依次為:第一層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層1，第二層為高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層2，第三層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層3 ;所述聚乳酸復(fù)合板材的克重為3500g/m2，所述的第一層和第三層重量總和占總重量比為60%，第二層重量占總重量比為40%。
[0027]所述的第一層和第三層的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層含有聚乳酸、增韌粒子、增塑劑和抗氧化劑。
[0028]聚乳酸為分子量16萬(wàn)；增韌粒子為聚己內(nèi)酯；增塑劑為甘油三-乙酰蓖麻醇酸酯，抗氧化劑。
所述的第二層的高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層是含有聚乳酸、高性能纖維、界面粘合劑。
[0029]聚乳酸為分子量16萬(wàn)；高性能纖維為玻璃纖維，界面粘合劑。
[0030]一種多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，包括如下步驟:
1)、把玻璃纖維預(yù)浸潰在界面粘合劑中，然后交叉鋪展成5層，并且每層之間鋪上預(yù)制好的Imm聚乳酸薄膜，經(jīng)熱壓形成高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層；
2)、將聚乳酸，增韌粒子，增塑劑經(jīng)干燥、預(yù)混，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)共混熔融擠出壓延成5mm的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層板材；
3)、將耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層作為第一、三層，高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層作為第二層，經(jīng)預(yù)壓、熱烘，最后經(jīng)熱軋形成復(fù)合板材。
[0031]所述步驟I)中，熱壓溫度為230°C，熱壓壓力為7MPa，熱壓時(shí)間為90s。
[0032]所述步驟2)中，熔融溫度為230°C，螺桿直徑55mm，螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min。
[0033]所述步驟3)中，熱軋溫度為230°C，熱軋壓力為7MPa。
[0034]所述步驟3 )中，形成的復(fù)合板材在高強(qiáng)度、高模量的同時(shí)，表面軟硬度控制在邵氏硬度90D的范圍內(nèi)。
[0035]具體實(shí)施例3
如圖1所示，一種多層聚乳酸復(fù)合板材，所述聚乳酸復(fù)合板材包括三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從上到下依次為:第一層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層1，第二層為高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層2，第三層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層3 ;所述聚乳酸復(fù)合板材的克重為1500g/m2，所述的第一層和第三層重量總和占總重量比為50%，第二層重量占總重量比為50%。
[0036]所述的第一層和第三層的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層含有聚乳酸、增韌粒子、增塑劑和抗氧化劑。
[0037]聚乳酸為分子量13萬(wàn)；增韌粒子為聚乳酸-三亞甲基碳酸酯；增塑劑為蔗糖硬脂酸酯，抗氧化劑。
所述的第二層的高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層是含有聚乳酸、高性能纖維、界面粘合劑。
[0038]聚乳酸為分子量14萬(wàn)；高性能纖維為高強(qiáng)高模聚乙烯，界面粘合劑。
[0039]一種多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，包括如下步驟:
1)、把高強(qiáng)高模聚乙烯預(yù)浸潰在界面粘合劑中，然后交叉鋪展成4層，并且每層之間鋪上預(yù)制好的Imm聚乳酸薄膜，經(jīng)熱壓形成高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層；
2)、將聚乳酸，增韌粒子，增塑劑經(jīng)干燥、預(yù)混，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)共混熔融擠出壓延成3mm的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層板材；
3)、將耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層作為第一、三層，高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層作為第二層，經(jīng)預(yù)壓、熱烘，最后經(jīng)熱軋形成復(fù)合板材。
[0040]所述步驟I)中，熱壓溫度為210°C，熱壓壓力為5MPa，熱壓時(shí)間為68s。
[0041]所述步驟2)中，熔融溫度為190°C，螺桿直徑55mm，螺桿轉(zhuǎn)速為48r/min。
[0042]所述步驟3)中，熱軋溫度為185°C，熱軋壓力為5MPa。
[0043]所述步驟3 )中，形成的復(fù)合板材在高強(qiáng)度、高模量的同時(shí)，表面軟硬度控制在邵氏硬度75D的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多層聚乳酸復(fù)合板材，其特征在于:所述聚乳酸復(fù)合板材包括三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從上到下依次為:第一層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層，第二層為高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層，第三層為耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層；所述聚乳酸復(fù)合板材的克重為500-3500g/m2，所述的第一層和第三層重量總和占總重量比為40-60%，第二層重量占總重量比為40-60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聚乳酸復(fù)合板材，其特征在于:所述的第一層和第三層的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層含有聚乳酸、增韌粒子、增塑劑和抗氧化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層聚乳酸復(fù)合板材，其特征在于:聚乳酸為分子量10-16萬(wàn)；增韌粒子為生物可降解聚氨酯、聚己內(nèi)酯、聚乳酸-三亞甲基碳酸酯、聚氧乙烯中的一種或兩種以上；增塑劑為蓖麻酸丁酯、甘油三-乙酰蓖麻醇酸酯、蔗糖硬脂酸酯中的一種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聚乳酸復(fù)合板材，其特征在于:所述的第二層的高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層是含有聚乳酸、高性能纖維、界面粘合1齊U。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層聚乳酸復(fù)合板材，其特征在于:聚乳酸為分子量10-16萬(wàn)；高性能纖維為碳纖維、玻璃纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯、芳綸1414長(zhǎng)絲中的一種或兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)、把碳纖維、玻璃纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯、芳綸1414長(zhǎng)絲中的一種或兩種以上預(yù)浸潰在界面粘合劑中，然后平行或交叉鋪展成2-5層，并且每層之間鋪上預(yù)制好的1mm聚乳酸薄膜，經(jīng)熱壓形成高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層； 2)、將聚乳酸，增韌粒子，增塑劑經(jīng)干燥、預(yù)混，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)共混熔融擠出壓延成2-5mm的耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層板材； 3)、將耐沖擊增韌聚乳酸復(fù)合層作為第一、三層，高性能纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合層作為第二層，經(jīng)預(yù)壓、熱烘，最后經(jīng)熱軋形成復(fù)合板材。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，其特征在于:所述步驟1)中，熱壓溫度為170-230°C，熱壓壓力為2-7MPa，熱壓時(shí)間為30_90s。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中，熔融溫度為170-230°C，螺桿直徑55mm，螺桿轉(zhuǎn)速為30_60r/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，熱軋溫度為170-230°C，熱軋壓力為2-7MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層聚乳酸復(fù)合板材的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中，形成的復(fù)合板材在高強(qiáng)度、高模量的同時(shí)，表面軟硬度控制在邵氏硬度90D-42D的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C08L77/10GK104401078SQ201410777731
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】張偉, 魏發(fā)云, 張瑜, 李素英 申請(qǐng)人:南通大學(xué)