專(zhuān)利名稱(chēng)：聚乳酸改性材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚乳酸改性材料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
人類(lèi)日常生活中使用的包裝膜袋、保鮮膜袋、一次性使用膜袋(例如垃圾袋、桌布、清潔衛(wèi)生袋)、農(nóng)用薄膜(地膜、覆蓋膜、棚膜)及吸塑片材等材料越來(lái)越多，其中絕大部分都是石油基塑料，它們雖然價(jià)格低廉，但降解性能差，使用后成為破壞環(huán)境的污染源。特開(kāi)平9-272794號(hào)公報(bào)公開(kāi)了由聚乳酸系聚合物與其他脂肪族聚酯以 75 25 20 80的重量比例混合所得的薄膜，它是抗張彈性率在250Kg/mm2以下、光線透過(guò)率在65%以上的可生物降解薄膜。但是，采用這個(gè)技術(shù)的薄膜，其聚乳酸系摻入量在 100重量份總重量中占20重量份以上，因此缺乏柔軟性，特別是作為薄膜的情況下，就出現(xiàn)了只能多用于對(duì)柔軟性不作要求的領(lǐng)域。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN1749316A和CN1749317A中公開(kāi)了一種聚乳酸、聚丙撐碳酸酯、聚3-羥基丁酸酯和聚己內(nèi)酯為主成分的組合物。該技術(shù)盡管改善了薄膜的柔軟性，但一段時(shí)間后由于主成分的相容性差及增塑劑遷移等問(wèn)題，薄膜材料的力學(xué)性能大幅度下降，另一方面薄膜材料成本甚至遠(yuǎn)高于聚乳酸材料本身，因此日常應(yīng)用受到很大的限制。特開(kāi)平6-306264號(hào)公報(bào)、美國(guó)專(zhuān)利第5180765號(hào)、美國(guó)專(zhuān)利第5076983號(hào)公開(kāi)了將乳酸、線形乳酸低聚物或環(huán)狀乳酸低聚物作為塑化劑使用的技術(shù)，但由這種組合物制造薄膜成型品時(shí)，在較短的時(shí)間內(nèi)材料的強(qiáng)度下降，因此作為成型品其實(shí)用性差。特開(kāi)平8-199052號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了聚乳酸和聚亞烷基醚的共聚物中混合有以聚亞烷基醚為主成分的塑化劑的組合物。該技術(shù)盡管使得組合物的柔軟性達(dá)到實(shí)用級(jí)別，但對(duì)塑化劑的揮發(fā)、滲出、流失的抑制不足。此外，在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN1962244A號(hào)中公開(kāi)了一種聚乳酸雙向拉伸薄膜的生產(chǎn)方法，這種成形膜的缺點(diǎn)是厚度較厚且易脆裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種聚乳酸改性材料及其制備方法和用途，以提高聚乳酸材料的柔韌性，降低可生物降解料的成本，減少現(xiàn)有技術(shù)中薄膜不易降解所帶來(lái)的白色污染。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)聚乳酸改性材料，其成分及重量份數(shù)配比為聚乳酸40 --70
熱塑性聚氨酯彈性體10 --20
增塑劑10 --20
有機(jī)或無(wú)機(jī)填料10 --20
所述聚乳酸為聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一種或其混合物或其共聚物，所述熱塑性聚氨酯彈性體為聚酯類(lèi)熱塑性聚氨酯，所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯、 環(huán)氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或馬來(lái)酸二辛酯中的一種或兩種混合物，所述有機(jī)或無(wú)機(jī)填料是淀粉、滑石粉、碳酸鈣、云母、蒙脫土、粘土或二氧化鈦的一種或一種以上混合物。進(jìn)一步地，以上所述的聚乳酸改性材料，其中聚乳酸重均分子量為8 35萬(wàn)，分子量分布為1.2 2. 5，結(jié)晶度為15 60%。進(jìn)一步地，以上所述的聚乳酸改性材料，其中聚乳酸重均分子量為15 25萬(wàn)。本發(fā)明還揭示了聚乳酸改性材料的制備方法，包括如下步驟第一，將聚乳酸于70°C真空烘箱干燥3-4小時(shí)，熱塑性聚氨酯彈性體于80°C烘箱干燥3-4小時(shí)，有機(jī)或無(wú)機(jī)填料120°C烘箱干燥3-4小時(shí)；第二，將聚乳酸、熱塑性聚氨酯彈性體、增塑劑及有機(jī)或無(wú)機(jī)填料常溫混合5 10 分鐘；第三，將混合好的原料加入到擠出機(jī)的加料斗中，混合均勻，拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸粒狀材料。進(jìn)一步地，以上所述的聚乳酸改性材料的制備方法，其中聚乳酸、熱塑性聚氨酯彈性體、增塑劑及有機(jī)或無(wú)機(jī)填料是在高混機(jī)中混合。進(jìn)一步地，以上所述的聚乳酸改性材料的制備方法，其中所述擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出步驟的操作溫度為100 230°C，螺桿轉(zhuǎn)速50r/min 600r/min，螺桿的長(zhǎng)徑比為25 1 45 1。聚乳酸改性材料可用作日用包裝膜袋、保鮮膜袋、一次性使用膜袋、農(nóng)用薄膜或吸塑片材。綜上所述，本發(fā)明提供了聚乳酸改性材料及其制備方法和用途，此制備工藝簡(jiǎn)單， 便于操作，聚乳酸改性材料中熱塑性聚氨酯彈性體及增塑劑的添加，通過(guò)協(xié)同作用提高了聚乳酸材料的柔韌性，而有機(jī)或無(wú)機(jī)填料的添加也大大降低了可生物降解料的成本，減少了白色污染。本發(fā)明改性后的聚乳酸材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)得拉伸強(qiáng)度為15 70MPa，斷裂拉伸率為20 380%，明顯好于現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸70份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-85A1010份、乙酰檸檬酸三丁酯10份、普通玉米淀粉10份，通過(guò)高速混合機(jī)中常溫混合5分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為52. OMPa,斷裂伸長(zhǎng)率為121. 3%。實(shí)施例2將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸60份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-85A1010份、環(huán)氧大豆油10份、熱塑性淀粉20份，通過(guò)高速混合機(jī)中常溫混合8分鐘加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為 48. 2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為98. 6 %。
實(shí)施例3將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸50份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-85A1010份、己二酸丙二醇聚酯20份、滑石粉20份，通過(guò)高速混合機(jī)常溫混合10分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為
42.IMPa,斷裂伸長(zhǎng)率為188. 4%。實(shí)施例4將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸50份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-90A1010份、馬來(lái)酸二辛酯20份、2500目碳酸鈣20份，通過(guò)高速混合機(jī)常溫混合6分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為
43.3MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為223. 0 %。實(shí)施例5將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸50份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-95A1010份、乙酰檸檬酸三丁酯10份和己二酸丙二醇聚酯10份、云母20份，通過(guò)高速混合機(jī)常溫混合8分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為45. OMPa，斷裂伸長(zhǎng)率為192. 7%。實(shí)施例6將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸50份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-85A1010份、馬來(lái)酸二辛酯20份、蒙脫土 20份，通過(guò)高速混合機(jī)常溫混合5分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為 41. 2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為218. 8% 0實(shí)施例7將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸50份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-85A1010份、環(huán)氧大豆油20份、粘土 20份，通過(guò)高速混合機(jī)中常溫混合6分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為42. 9MPa, 斷裂伸長(zhǎng)率為186.6%。實(shí)施例8將分子量為22. 5萬(wàn)聚乳酸60份、德國(guó)拜耳熱塑性聚氨酯UT7-85A1010份、乙酰檸檬酸三丁酯20份、二氧化鈦10份，通過(guò)高混合機(jī)常溫混合6分鐘后加入至雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混、拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸改性粒狀材料。經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)試抗拉強(qiáng)度為 46. 2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為245. 5%0經(jīng)過(guò)本發(fā)明對(duì)聚乳酸改性后獲得的聚乳酸改性材料，柔韌性及可生物降解性能均有明顯提高，可用作日用包裝膜袋、保鮮膜袋、一次性使用膜袋(例如垃圾袋、桌布、清潔衛(wèi)生袋)、農(nóng)用薄膜(地膜、覆蓋膜、棚膜)及吸塑片材等日常產(chǎn)品的包裝，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.聚乳酸改性材料，其成分及重量份數(shù)配比為聚乳酸40 70 ；熱塑性聚氨酯彈性體 10 20 ；增塑劑10 20 ；有機(jī)或無(wú)機(jī)填料10 20 ；所述聚乳酸為聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一種或其混合物或其共聚物， 所述熱塑性聚氨酯彈性體為聚酯類(lèi)熱塑性聚氨酯，所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或馬來(lái)酸二辛酯中的一種或兩種混合物，所述有機(jī)或無(wú)機(jī)填料是淀粉、滑石粉、碳酸鈣、云母、蒙脫土、粘土或二氧化鈦的一種或一種以上混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸改性材料，其特征在于所述聚乳酸重均分子量為8 35萬(wàn)，分子量分布為1.2 2. 5，結(jié)晶度為15 60%。
3.如權(quán)利要求2所述的聚乳酸改性材料，其特征在于所述聚乳酸重均分子量為15 25萬(wàn)。
4.權(quán)利要求1所述聚乳酸改性材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟第一，將聚乳酸于70°C真空烘箱干燥3-4小時(shí)，熱塑性聚酯彈性體于80°C烘箱干燥3-4 小時(shí)，有機(jī)或無(wú)機(jī)填料120°C烘箱干燥3-4小時(shí)；第二，將聚乳酸、熱塑性聚酯彈性體、增塑劑及有機(jī)或無(wú)機(jī)填料常溫混合5 10分鐘；第三，將混合好的原料加入到擠出機(jī)的加料斗中，混合均勻，拉條、水冷、切粒，獲得聚乳酸粒狀材料。
5.如權(quán)利要求4所述的聚乳酸改性材料的制備方法，其特征在于所述聚乳酸、熱塑性聚氨酯彈性體、增塑劑及有機(jī)或無(wú)機(jī)填料是在高混機(jī)中混合。
6.如權(quán)利要求4所述的聚乳酸改性材料的制備方法，其特征在于所述擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出步驟的操作溫度為100 230°C，螺桿轉(zhuǎn)速50r/min 600r/min，螺桿的長(zhǎng)徑比為25 1 45 1。
7.權(quán)利要求1所述的聚乳酸改性材料的用途，其特征在于將該聚乳酸改性材料用作日用包裝膜袋、保鮮膜袋、一次性使用膜袋、農(nóng)用薄膜或吸塑片材。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聚乳酸改性材料及其制備方法和用途，其成分及重量份數(shù)配比是聚乳酸(聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中一種或其混合物或其共聚物)40～70；聚酯類(lèi)熱塑性聚氨酯10～20；增塑劑10～20；有機(jī)或無(wú)機(jī)填料10～20。所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯、環(huán)氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或馬來(lái)酸二辛酯中的一種或兩種混合物，所述有機(jī)或無(wú)機(jī)填料是淀粉、滑石粉、碳酸鈣、云母、蒙脫土、粘土或二氧化鈦的一種或幾種。本發(fā)明可提高聚乳酸材料的柔韌性，降低可生物降解料成本，所得聚乳酸改性材料拉伸強(qiáng)度為15～70MPa，斷裂拉伸率為20～380％，明顯好于同類(lèi)產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B65D81/24GK102241877SQ20101016977
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者鄒俊 申請(qǐng)人:鄒俊