一种全生物基树脂组合物的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于环保材料领域，具体地设及一种全生物基树脂组合物，具有良好的耐 水解性能和初性。
【背景技术】
[0002] 日常生活中所使用的塑料制品大多来源于石油基，由于近年来人们对于石油资源 枯竭的担忧、空气中二氧化碳含量增加导致地球溫室效应等问题，减少对石油基塑料的使 用越来越有必要;然而，生物基塑料承载着原料可再生和生物降解性的优点，若能大规模的 应用和使用来替代部分石油基塑料将是一种非常好的选择，在减少石油资源消耗的同时降 低环境负荷;在生物塑料领域中，聚乳酸材料因为具有良好的耐热性和机械加工性能，在日 用品、纺丝、和其它塑料制品领域中的应用正在逐步扩大。
[0003] 然而，聚乳酸由于其耐水解性低，W及材料本身具有很大的脆性，在使用过程中受 到很大的限制；因此，需要通过对聚乳酸材料的后续改性来提高其耐水解性和初性，弥补其 在塑料制品领域应用范围受限的缺陷，从而使得聚乳酸材料达到大规模应用的目的；通常 地，通过在聚乳酸材料中添加一定量的抗水解剂来提高其耐水解性能，通过添加增初剂来 提高其初性。中国申请号为201180006421.X的专利公开了使用环状碳化二亚胺来提高聚乳 酸的抗水解性能，制得了具有耐水解性能优异的聚乳酸树脂组合物。中国申请号为 200910183185.3的专利公开了使用莱茵化学Stabaxol 1LF、日清纺HMV-8CA、日清纺LA-I和 上海共价化学DCC的碳化二亚胺来制备具有优异耐水解性能的聚乳酸树脂。中国申请号为 201210096514.2的专利公开了使用多功能聚碳化二亚胺和低分子量聚醋（例如：己二酸聚 醋、聚己二酸乙二醇醋、邻苯二甲酸聚醋等)来制备一种具有良好耐水解性和柔初性的聚乳 酸纤维。中国申请号为201410802197.0的专利公开了一种增初聚乳酸的制备方法，其使用 乳酸-二元酸二元醇共聚物添加到聚乳酸中，通过烙融共混改性得到增初聚乳酸。中国申请 号为201180028896.9的专利公开了一种生物基碳化二亚胺的制备方法W及其在硬质泡沫/ 涂层类、CASE(涂层类、粘合剂类、密封剂类、弹性体类）、热塑性塑料类的聚氨醋上的用途。 中国申请号为201310108172.6的专利公开了使用具有柔性分子链的生物基聚醋材料(BI和 B3增初剂)来提高聚乳酸的柔初性。根据W上现有技术所公开的内容可知，为提高聚乳酸材 料的耐水解性能大多使用添加石油基碳化二亚胺抗水解剂，破环了聚乳酸所具有的生物降 解性和可再生优点，同时对环境负荷带来一定的影响；虽然中国申请号201180028896.9的 专利公开了生物基碳化二亚胺的制备方法和用途，但未曾在聚乳酸材料耐水解的应用上作 进一步的研究。在提高聚乳酸柔初性能方面，现有技术所公开的信息较为详尽，特别是中国 申请号201310108172.6的专利公开了使用生物基聚醋材料来改善聚乳酸的初性性能，虽然 该现有技术解决了聚乳酸的脆性问题却未设及到耐水解性的解决方案，此改性聚乳酸组合 物在整体性能上存在缺陷。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点与不足，提供一种全生物基树 脂组合物，所述的全生物基树脂组合物为具有耐水解性高、柔初性好的改性聚乳酸树脂组 合物，同时保证改性后的树脂组合物具有生物可降解性。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现:一种全生物基树脂组合物，包括W下重量 份配比的组分： 聚乳酸 100重量份； 抗水解剂0.5~2重量份； 成核剂 5~20重量份； 增初剂 2~10重量份； 上述各组分的重量份配比是指组合物改性前的各原料加入配比； 所述抗水解剂为生物基碳化二亚胺，所述成核剂为无机滑石粉，所述增初剂为具有柔 性分子链的生物基聚醋材料。
[0006] 所述的聚乳酸为全生物降解材料。
[0007] 所述的生物基碳化二亚胺为来自植物油的多元醇类碳化二亚胺或来自植物油的 多元醇类环状碳化二亚胺。
[000引所述的生物基碳化二亚胺优选为生物多元醇类比例为54%的生物基碳化二亚胺， 具体的制备方法为：加入200克的Stabaxol P220聚碳化二亚胺（莱茵化学生产的一种基于 四甲基苯二甲基二异氯酸醋，NCN含量约14%)至氮气环境中，加热至140°C时再加入238克的 Agrol2.0生物基多元醇(Cargrill公司生产的一种OH数为74.5的生物基多元醇），开始揽拌 混合物，监测混合物中的NCO含量，直至NCO含量降为零，反应结束制得生物多元醇类比例为 54%的生物基碳化二亚胺。
[0009] 作为树脂组合物的成核剂，对改善聚乳酸的耐热效果有重要影响，其作为添加剂 加入可在一定程度上提高聚乳酸的结晶速度，从而缩短聚乳酸的结晶时间来提高生产效 率;现有技术中大多使用娃灰石、硫酸巧晶须或碳化娃等无机材料作为聚乳酸的成核剂，本 发明所使用的为无机滑石粉，因其在聚乳酸改性中具有多种综合性能，例如:改善成型收缩 性率、成品表面硬度、表面抗划痕性能、抗冲击强度等，同时，无机滑石粉作为一种无机物添 加剂，与聚乳酸的生物降解性不冲突;而且，滑石粉的低成本可一定程度上降低聚乳酸树脂 组合物的成本;然而，无机滑石粉的目数级别对聚乳酸的性能改变有一定的影响，目数较高 或较低都对改性性能不利，因此，作为优选地，无机滑石粉的目数等级为3000~5000目。
[0010] 作为聚乳酸改性的增初剂，通常可选择热塑性弹性体(TPE)、高分子量聚氨醋(PU) 等，为保持聚乳酸的生物降解性和环境负荷的影响考虑，本发明选择生物基类聚醋，具体地 是具有柔性分子链的生物基聚醋;所述具有柔性分子链的生物基聚醋材料为聚己内醋、聚 下二酸下二醇醋、聚己二酸下二醇醋、聚己二酸/对苯二甲酸下二醋、聚下二酸乙二醇醋中 的一种或几种;所述的生物基聚醋具有生物质来源的特质和生物降解的性能，与聚乳酸具 有良好的相容性，同时可改善聚乳酸的柔初性;优选地，作为具有柔性分子链的生物基聚醋 为聚己内醋材料。
[0011] 所述的聚乳酸的光学纯度为90摩尔％^上，优选地光学纯度在98摩尔％w上。
[0012] 所述的聚乳酸来自海正生物材料的Revode系列聚乳酸或化tureWorks公司的 ingeo系列聚乳酸;聚乳酸(PLA)是W玉米、木馨等农作物为原料，经微生物发酵、提取制得 乳酸，再经过精制、脱水低聚、高溫裂解、聚合而成;其具有优异的生物降解性，废弃后一年 内能被±壤中的微生物完全降解，对环境不产生污染;其本身属脂肪族聚醋，具有通用高分 子材料的基本特性，有着良好的机械加工性能，因其原料为可再生植物资源，而非传统塑料 取自石油，所W能实现真正意义上的节能环保;其分子结构单元可由聚-L乳酸或聚-D乳酸 或两种组合组成;根据研究，聚乳酸的光学纯度较低时，其结晶性能、烙点都会下降，难W维 持高耐热性，因此，聚乳酸的光学纯度需维持在90%(摩尔比）W上，优选地光学纯度为98% (摩尔比）W上。
[0013] 所述全生物基树脂组合物通过所述烙融共混造粒改性而成。
[0014] 所述的全生物基树脂组合物的具体制备方法为:将配比好的聚乳酸、抗水解剂、成 核剂和增初剂的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒，螺杆各段溫度设定分别为：190°C、 200°C、210°C、220°C、205°C，转速为:50rpm，造粒后置于注塑机中注塑成型，注塑溫度为205 °C，注塑压力为lOOmpa，烙体在模具中的冷却时间为38秒，模具溫度设定为100°C，得到全生 物基树脂组合物。
[0015] 所述全生物基树脂组合物用于通过注塑成型、吸塑成型、吹塑成型、纤维纺丝的塑 料加工方法形成的成型品。具体的成型品比如:注塑水杯、注塑饭盒、吸塑餐盒、纺丝袜子、 纺丝棉被等。
[0016] 综上所述，本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果： 本发明的全生物基树脂组合物兼具高初性和高耐水解性，且组合物的生物降解性能优 越，材料中包含的有机高分子部分能够完全降解，同时保持了树脂组合物原料可再生性特 点。
[0017]
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0019] 一种生物基碳化二亚胺(生物多元醇类比例为54%)的制备方法，具体步骤如下： 加入200克的Stabaxol P220聚碳化二亚胺(莱茵化学生产的一种基于四甲基苯二甲基 二异氯酸醋，NCN含量约14%)至氮气环境中，加热至140°C时再加入238克的Agrol2.0生物基 多元醇(Cargr i 11公司生产的一种OH数为74.5的生物基多元醇），开始揽拌混合物，监测混 合物中的NCO含量，直至NCO含量降为零，反应结束制得生物多元醇类比例为54%的生物基碳 化二亚胺。
[0020] 实施例1 一种全生物基树脂组合物，按W下各组分重量份进行配比：聚乳酸（海正生物材料 REV0DE190) 100份，生物基碳化二亚胺(生物多元醇类比例为54%)2份，滑石粉(3000目巧份， 聚己内醋2份;将配比好的混合物置于双螺杆挤出机中共混造粒，螺杆各段溫度设定分别 为：190°C、200°C、210°C、220°C、205°C，转速为:50巧m，造粒后置于注塑机中注塑成型，注塑 溫度为205°C，注塑压力为lOOmpa，烙体在模具中的冷却时