一种以聚乳酸/聚甲基乙撑碳酸酯为基料的全生物降解材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种以PLA/PPC为基料的全生物降 解材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前生物降解材料的应用越来越广泛，对降解材料的要求也越来越高，不仅对材 料的性能有一定的要求，对其降解安全性方面要求也很高，尤其在食品使用和一次性用品 方面。
[0003] PLA材料是完全可降解生物材料，其包括PLLA与TOLA，其具有优越的物理特性，根 据其用途可分为注塑级，薄膜级和纤维级。这种材料硬，拉伸强度较大，但冲击强度有限，不 能直接用来作模压板材等。PPC属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸 丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的 耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性。但PPC材料的拉伸强度不够，也不能 直接用来作板材等；我们将他们各自的优点结合起来，可以使他们的应用领域扩大。
【发明内容】
[0004] 本发明结合现有技术，开发出一种以PLA/PBAT为基料的全生物降解材料。按照质 量份数计，该材料由下列组分组成： 聚乳酸（PLA) 5-60 聚甲基乙撑碳酸酯树脂（PPC) 10-60 生物基填料 5-30 无机填料 5-30 助剂 0. 3-10 按照质量份数计，由下列组分优选组成： 聚乳酸（PLA) 45 聚甲基乙撑碳酸酯树脂（PPC) 39 生物基填料 5 无机填料 10 相容剂 〇. 3 增塑剂 0.7 其中，所述的聚乳酸包括TOLA、PLLA中的至少一种，其重均分子量为130000-180000， 熔融指数为3-10g/10min ; 所述的聚甲基乙撑碳酸酯树脂的重均分子量为90000-180000 ; 所述的生物基填料为玉米淀粉、热塑性淀粉、400-600目木粉、400-500目竹纤维、 300-500目稻壳粉、300-400目纤维素中的至少一种； 所述的无基填料为650-1000目滑石粉、500-1000目碳酸钙、800目云母粉、600目陶土、 600-1000目蒙脱土中的至少一种； 所述的助剂主要包括：相容剂、抗氧剂、增塑剂、热稳定剂、增强剂、增韧剂；相容剂选 用马来酸酐接枝相容剂；抗氧剂选用食品级抗氧1010 ;增塑剂选用环氧大豆油系列，环氧 值大于6. 0%，添加要求符合欧洲EN13432标准。
[0005] -种以PLA/PBAT为基料的全生物降解材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量< 200PPM ; 2) 准确称取聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯树脂、生物基填料、无机填料、助剂等原料，将其 加入高混机中充分混合； 3 )将混合好的物料经双螺杆挤出机挤出得到全生物降解材料。
[0006] 其中，挤出机螺杆转速控制在100_300r/min ; 挤出机螺杆各温区温度设置如下：
在食品卫生条件许可的情况下本材料可经模压加工成果盘，素菜托盘，以及一次性刀 叉等。
[0007] 本发明材料可100%完全生物降解，其降解速度控制在4-8个月，其使用强度与传 统的PP、PE材料相接近。
【具体实施方式】
[0008] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的具体说明，但本发明并不限 于这些实例。
[0009] -种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料及其制备方法，所述的双螺杆挤出机， 是指高分子材料改性行业常用的双螺杆挤出机，其螺杆组合和长径比可根据材料改性要求 即可。
[0010] 实例一 聚乳酸（PLA)25份，聚甲基乙撑碳酸酯（PPC)54份，热塑性淀粉10份，碳酸钙10份，相 溶剂〇. 3份，增塑剂0. 7份，聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂真空干燥处理，使其含水 量彡200PPM，将上述原料加入高混机中800r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆150r/ min挤出0. 2 - 0. 5mm厚板材，按国标GBT19811-2005 (堆肥条件下塑料的崩解程度)测试其 崩解度20周后为100%。
[0011] 实例二 聚乳酸（PLA) 30份，聚甲基乙撑碳酸酯（PPC) 49份，热塑性淀粉10份，碳酸钙10份， 相容剂〇. 3份，增塑剂0. 7份，聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量 彡200PPM，将上述原料加入高混机中800r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆150r/ min挤出0. 2 - 0. 5mm厚板材，按国标GBT19811-2005 (堆肥条件下塑料的崩解程度)测试其 崩解度20周后为100%。
[0012] 实例三 聚乳酸（PLA) 33份，聚甲基乙撑碳酸酯（PPC) 46份，热塑性淀粉10份，碳酸钙10份， 相容剂〇. 3份，增塑剂0. 7份，聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量 彡200PPM，将上述原料加入高混机中800r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆150r/ min挤出0. 2 - 0. 5mm厚板材，按国标GBT19811-2005 (堆肥条件下塑料的崩解程度)测试其 崩解度20周后为100%。
[0013] 实例四 聚乳酸（PLA) 40份，聚甲基乙撑碳酸酯（PPC) 39份，热塑性淀粉10份，碳酸钙10份， 相容剂〇. 3份，增塑剂0. 7份，聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量 彡200PPM，将上述原料加入高混机中800r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆150r/ min挤出0. 2 - 0. 5mm厚板材，按国标GBT19811-2005 (堆肥条件下塑料的崩解程度)测试其 崩解度20周后为100%。
[0014] 实例五 聚乳酸（PLA) 45份，聚甲基乙撑碳酸酯（PPC) 34份，热塑性淀粉10份，碳酸钙10份， 相容剂〇. 3份，增塑剂0. 7份，聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量 彡200PPM，将上述原料加入高混机中800r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆150r/ min挤出0. 2 - 0. 5mm厚板材，按国标GBT19811-2005 (堆肥条件下塑料的崩解程度)测试其 崩解度20周后为100%。
[0015] 实例六 聚乳酸（PLA) 50份，聚甲基乙撑碳酸酯（PPC) 29份，热塑性淀粉10份，碳酸钙10份， 相容剂0. 3份，增塑剂0. 7份。聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量 彡200PPM，将上述原料加入高混机中800r/min混合10分钟使其均匀，再经双螺杆150r/ min挤出0. 2 - 0. 5mm厚板材，按国标GBT19811-2005 (堆肥条件下塑料的崩解程度)测试其 崩解度20周后为100%。
[0016] 从表1可以看出，随着聚甲基乙撑碳酸酯在材料中的百分比增加，材料的拉伸强 度呈下降趋势，断裂伸长率呈增加趋势，在实际使用过程中可以调节材料中各组分的配比 来满足各类制品的使用要求。
[0017]表 1
【主权项】
1. 一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，按照质量份数计，由下列组 分组成： 聚乳酸（PLA) 5-60 聚甲基乙撑碳酸酯树脂（PPC) 10-60 生物基填料 5-30 无机填料 5-30 助剂 0.3-10。2. 根据权利要求1所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，按照 质量份数计，由下列组分优选组成： 聚乳酸（PLA) 45 聚甲基乙撑碳酸酯树脂（PPC) 39 生物基填料 5 无机填料 10 相容剂 〇. 3 增塑剂 0.7。3. 根据权利要求1所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，所 述的聚乳酸包括TOLA、PLLA中的至少一种，其重均分子量为130000-180000,熔融指数为 3-10g/10min。4. 根据权利要求1所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述 的聚甲基乙撑碳酸酯树脂的重均分子量为90000-180000。5. 根据权利要求1所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述 的生物基填料为玉米淀粉、热塑性淀粉、400-600目木粉、400-500目竹纤维、300-500目稻 壳粉、300-400目纤维素中的至少一种。6. 根据权利要求1所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，所述 的无基填料为650-1000目滑石粉、500-1000目碳酸钙、800目云母粉、600目陶土、600-1000 目蒙脱土中的至少一种。7. 根据权利要求1所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料，其特征在于，所 述的助剂主要包括：相容剂、抗氧剂、增塑剂、热稳定剂、增强剂、增韧剂；相容剂选用马来 酸酐接枝相容剂；抗氧剂选用食品级抗氧1010 ;增塑剂选用环氧大豆油系列，环氧值大于 6. 0%，添加要求符合欧洲EN13432标准。8. -种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将聚乳酸树脂与聚甲基乙撑碳酸酯树脂干燥处理，使其含水量< 200PPM; 2) 准确称取聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯树脂、生物基填料、无机填料、助剂等原料，将其 加入高混机中充分混合； 3 )将混合好的物料经双螺杆挤出机挤出得到全生物降解材料。9. 根据权利要求8所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料的制备方法，其特 征在于，步骤3)中挤出机螺杆转速控制在100-300r/min。10. 根据权利要求8所述的一种以PLA/PPC为基料的全生物降解材料的制备方法，其特 征在于，挤出机螺杆各温区温度设置如下：o
【专利摘要】本发明公开了一种以聚乳酸／聚甲基乙撑碳酸酯为基料的全生物降解材料及其制备方法。本材料是由聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯树脂、生物基填料、无机填料及少量助剂组成，本材料已取得美国ASTMD6400，欧洲EN13432和澳大利亚AS4736认证，是完全可降解材料。本全生物降解材料按重量份配比是：聚乳酸（PLA）5-60份，聚甲基乙撑碳酸酯树脂10-60份，生物基填料5-35份，无机填料5-30份，助剂0.3-10份。将上述各组分充分混合后经螺杆熔融塑化直接挤出0.2-2mm厚的板材，这种板材可经模压加工成果盘，素菜托盘，一次性刀叉等。
【IPC分类】C08K3/26, C08L67/04, B29C47/92, C08L69/00, C08L3/02
【公开号】CN105017738
【申请号】CN201410689792
【发明人】阮刘文, 朱志勇, 夏建平, 杨文军
【申请人】江苏天仁生物材料有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年11月26日