一种聚乳酸复合降解材料的制作方法

1.本发明涉及降解材料技术领域，具体为一种聚乳酸复合降解材料。


背景技术：

2.目前的可以降解的材料一般都是采用聚乳酸，由于聚乳酸使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不会污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。但聚乳酸缺点也较为突出，主要表现不耐热，在接触到高温的情况下，易发生扭曲变形。大大限制了聚乳酸材料的使用。
3.现有的技术中，一般都是采用改善淀粉的相容性以与聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯进行融合，比如在公开号为：“cn102796286a”公开了一种全生物降解材料，其中利用相容剂改善淀粉与pla、pbat的相容性，其中其利用马来酸酐作为接枝淀粉，但对聚乳酸的作用不大。无法让聚乳酸产生更好的相容性。
4.

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种聚乳酸复合降解材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚乳酸复合降解材料，按照质量百分比包括：聚乳酸为30-60wt%；聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯为15-30wt%；相容剂为1-8wt%；成核剂为0.3-2wt%；润滑剂为0.4-1wt%；无机矿粉为 10-49wt%；抗氧剂为0.3-0.9wt%；抗水解剂为0.3-0.9wt%;扩链剂为0.2-1wt%。
7.优选的，所述聚乳酸为聚-l-乳酸和聚-d-乳酸的共混物，其中按照质量百分比计聚-d-乳酸所占比例不低于50%。
8.优选的，所述聚乳酸的平均分子量为20万-40万。
9.优选的，所述相容剂为聚乳酸pla与马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯的接枝物，所述马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯用于在聚乳酸pla的链段上同时接枝以形成具有双活性基团的相容剂。
10.优选的，所述成核剂纳米氧化锌，纳米氧化铝中的一种或者两种；其中，所述成核剂作为催化剂。
11.优选的，所述无机矿粉选自2000-10000目的滑石粉、5000-10000目的硫酸钡、2000-10000目的硅灰石一种或者多种的组合。
12.优选的，所述抗氧剂包括三酚、多酚、对苯二酚、二苯胺及对苯二胺中的一种。
13.优选的，所述成核剂用于促进pla开链与扩链剂进行反应，并在pla结晶过程促进pla结晶。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用聚乳酸pla 进行熔融反应挤出法接枝马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯作为相容剂；马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯用于在聚乳酸pla的链段上同时接枝以形成具有双活性基团的相容剂，使得聚乳酸和聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯进行有机结合。
15.本发明采用纳米氧化锌、纳米氧化铝一种或者组合作为成核剂，其具有三个方面的作用，在pla结晶中，纳米氧化锌、纳米氧化铝可以降低聚乳酸表面分子链表面的自由能，在结晶阶段，可以在较高温度即可实现结晶，促进了结晶。其次，作为一种催化剂，促进pla开链与扩链剂进行反应，增强聚乳酸的融合性。再次，作为一种无机分子，由于纳米氧化锌、纳米氧化铝具有纳米粒子表面积大、表面活性中心多的特性，其容易捕获聚乳酸在与聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯融合过程中产生的自由基，防止其氧化。
具体实施方式
16.以下结合实施例对本发明进行详细的描述。
17.一种聚乳酸复合降解材料，按照质量百分比包括：聚乳酸为30-60wt%；聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯为15-30wt%；相容剂为1-8wt%；成核剂为0.3-2wt%；润滑剂为0.4-1wt%；无机矿粉为 10-49wt%；抗氧剂为0.3-0.9wt%；抗水解剂为0.3-0.9wt%;扩链剂为0.2-1wt%。
18.优选的，所述聚乳酸为聚-l-乳酸和聚-d-乳酸的共混物，其中按照质量百分比计聚-d-乳酸所占比例不低于50%。
19.优选的，所述聚乳酸的平均分子量为20万-40万。
20.优选的，所述相容剂为聚乳酸pla与马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯的接枝物，所述马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯用于在聚乳酸pla的链段上同时接枝以形成具有双活性基团的相容剂。
21.优选的，所述成核剂纳米氧化锌，纳米氧化铝中的一种或者两种；其中，所述成核剂作为催化剂。
22.优选的，所述无机矿粉选自2000-10000目的滑石粉、5000-10000目的硫酸钡、2000-10000目的硅灰石一种或者多种的组合。
23.优选的，所述抗氧剂包括三酚、多酚、对苯二酚、二苯胺及对苯二胺中的一种。
24.优选的，所述成核剂用于促进pla开链与扩链剂进行反应，并在pla结晶过程促进pla结晶。
25.本发明采用 pla 进行熔融反应挤出法接枝马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯作为相容剂；马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯用于在聚乳酸pla的链段上同时接枝以形成具有双活性基团的相容剂，使得聚乳酸和聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯进行有机结合。
26.本发明采用纳米氧化锌、纳米氧化铝一种或者组合作为成核剂，其具有三个方面的作用，在pla结晶中，纳米氧化锌、纳米氧化铝可以降低聚乳酸表面分子链表面的自由能，在结晶阶段，可以在较高温度即可实现结晶，促进了结晶。其次，作为一种催化剂，促进pla开链与扩链剂进行反应，增强聚乳酸的融合性。再次，作为一种无机分子，由于纳米氧化锌、纳米氧化铝具有纳米粒子表面积大、表面活性中心多的特性，其容易捕获聚乳酸在与聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯融合过程中产生的自由基，防止其氧化。
27.实施例1一种耐高温聚乳酸复合降解材料，所述耐高温聚乳酸复合降解材料各组分的重量份数具体为：聚乳酸40份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯25份、聚乳酸pla与马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯的接枝物3份、纳米氧化锌0.4份、润滑剂（牌号rf-8 ）0.8份、2000-10000目的滑石粉30份，多酚0.3份，抗水解剂0.3份，扩链剂0.2份。
28.实施例2一种耐高温聚乳酸复合降解材料，所述耐高温聚乳酸复合降解材料各组分的重量份数具体为：聚乳酸30份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯30份、聚乳酸pla与马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯的接枝物3份、纳米氧化铝0.3份、润滑剂（牌号rf-8 ）0.8份、5000-10000目的硫酸钡，三酚0.4份，抗水解剂0.3份，扩链剂0.2份。
29.实施例3一种耐高温聚乳酸复合降解材料，所述耐高温聚乳酸复合降解材料各组分的重量份数具体为：聚乳酸29份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯29份、聚乳酸pla与马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯的接枝物3份、纳米氧化铝0.5份、润滑剂（牌号rf-8 ）0.8份、2000-10000目的硅灰石40份，抗氧剂0.4份，抗水解剂0.3份，扩链剂0.2份。
30.将实施例1-3中所述的耐高温聚乳酸复合降解材料与对比例聚乳酸，通过维卡耐热实验来检测其耐热性，结果如表1，可以看出对比例在温度为55℃的时候就发生了形变，而实施例1和实施例2中的耐高温聚乳酸复合降解材料分别在85℃和90℃时发生形变，实施例3的耐高温可降解塑料材料在110℃时发生形变，说明本公开所述的耐高温可降解塑料材
料具有很好的耐高温性能，热变形温度可高达90-110℃之间。其主要的原因在于，本发明采用 聚乳酸pla 进行熔融反应挤出法接枝马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯作为相容剂；马来酸酐和甲基丙烯酯缩水甘油酯用于在聚乳酸pla的链段上同时接枝以形成具有双活性基团的相容剂，使得聚乳酸和聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯进行有机结合，增强了其耐高温的形变性能。
31.在上述实施例1-3中，将三酚、多酚换成苯二酚、二苯胺及对苯二胺，其结果得到的差异不大，抗水解剂和扩链剂均为普通的选用，本发明不在累述。
32.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。