本发明属于环保生物降解材料领域,具体涉及一种透明吸管用聚乳酸材料及其制备方法。
背景技术:
1、聚乳酸(pla)以玉米淀粉、木薯淀粉、秸秆等发酵的乳酸为原料,经丙交酯开环聚合得到pla,来源于可再生资源,且可经生物降解为水、二氧化碳等对环境无害的物质。聚乳酸具有强度、模量高,易加工安全无毒等特性,可用于一次性餐具,酒店用品,包装材料等领域,但聚乳酸材料韧性差,耐热温度低严重限制了其应用范围。
2、目前市场上的生物降解聚乳酸吸管多由pla为主体,以pbs、pbat、pbsa等作为增韧剂,再添加滑石粉、碳酸钙、硫酸钡等无机矿物共混改性制得,但上述聚乳酸吸管为半透明或者乳白色。聚乳酸折光率为1.45-1.55之间和玻璃及pc等透明材料相当,它与分子结构及结晶形态有关,增韧剂的折光率与pla越接近共混材料的透明度越高,但常规的增韧剂折光率与聚乳酸相差较大会降低材料透明度;同时滑石粉及成核剂等可提高聚乳酸结晶能力,形成的大球晶也会导致材料的透明度降低,直接使用聚乳酸制备透明吸管又存在破口严重问题。
3、针对上述透明pla的技术难题,已有部分报道,如中国专利cn 113652066a、cn112920573 a、cn 110305457 a、cn 111253723 a、cn 108976731 a等,主要改善技术包括使用聚乙烯、pcl与phbv复配、丙烯酸型增韧剂、丁二烯增韧剂及poe等作为增韧剂改善聚乳酸的脆性,解决拉管破口问题,但存在增韧剂不可生物降解不环保,与聚乳酸相容性差,制得的聚乳酸吸管透明度不足等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种透明吸管用聚乳酸材料及其制备方法,解决了现有技术中的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、本发明的第一方面,涉及一种透明吸管用聚乳酸材料,包括以下质量份数的原料:聚乳酸80-94份以及pdla接枝物5-15份;
4、所述pdla接枝物为柔性主链上接枝pdla的弹性体。
5、所述的聚乳酸为左旋聚乳酸plla,优选的为中光纯或低光纯plla,进一步的结晶度为0-30%。
6、所述的pdla接枝物增韧剂为乙烯-醋酸乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯弹性体接枝pdla、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯弹性体接枝pdla、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯弹性体接枝pdla中的至少一种,优选的gma含量为5-8%。
7、所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯tbc、乙酰基柠檬酸三丁酯atbc、聚乙二醇(peg-400、peg-600、peg-800)、聚酯增塑剂中的至少一种,优选的为atbc和peg-400中的一种。
8、所述的抗老化剂为亚磷酸酯类抗氧剂168,受阻酚类抗氧剂1010、1076,单体型碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种,优选的为1010、168与聚碳化二亚胺三种复配使用降低材料热降解及水解。
9、所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯pets、乙烯基双硬脂酰胺ebs、羟基硬酯酸酰胺ebh、芥酸酰胺、硬脂酸中的至少一种。
10、本发明的第二方面,涉及一种透明吸管用聚乳酸材料的制备方法,包括以下步骤:
11、按质量份计,将聚乳酸80-94份、pdla接枝物5-15份、增塑剂1-5份、抗老化剂0.1-0.5份和润滑剂0.1-0.5份投入混合机中混合;
12、将混合物料熔融挤出造粒,得到透明吸管用聚乳酸材料。
13、进一步地,平行双螺杆挤出机主机转速为200-300rpm,各区温度设置如下:一区150-170℃,二区170-190℃,三区175-195℃,四区175-195℃,五区175-195℃,六区175-195℃,七区175-195℃,八区170-190℃,九区170-190℃,十区170-190℃,十一区170-190℃,十二区170-190℃,十三区180-200℃,十四区180-200℃,其中第八及第十一节螺筒抽真空,真空度0.08mpa,挤出后的料条经过水冷、切粒后烘料至水分低于500ppm。
14、本发明的第三方面,涉及一种pdla接枝物的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:
15、按质量份计,将50份的乙烯-醋酸乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种以及50份pdla依次投入低混机中混合均匀;
16、将混合物料熔融反应,挤出得到pdla接枝物。
17、进一步地,平行双螺杆挤出机主机转速为300rpm,各区温度设置如下:一区150-170℃,二区170-190℃,三区180-200℃,四区190-210℃,五区200-220℃,六区200-220℃,七区200-220℃,八区190-210℃,九区190-210℃,十区190-210℃,十一区190-210℃,十二区190-210℃,十三区180-200℃,十四区180-200℃,其中第八及第十一节螺筒抽真空,真空度0.08mpa,挤出后的料条经过水冷、切粒后烘干得到pdla接枝物增韧剂。
18、本发明的第四方面,涉及上述的pdla接枝物在制备吸管材料中的应用。
19、本发明制备的pdla接枝物增韧剂可直接通过反应性挤出得到,pdla的端羟基和端羧基可与环氧基团反应,形成梳妆接枝物,合成方法简单易操作。pdla接枝链段可改善柔性链段增韧剂与plla的界面相容性,界面不容易相分离向透明界面转化;同时界面相容性提高有助于增韧剂在plla中分散更均匀,尺寸更小,改善吸管破口同时不易产生团聚从而导致材料透明度下降;其次plla均相成核能力弱,引入pdla链段可与plla形成立构复合体,诱导材料结晶,同时复配增塑剂增强链段的运动能力,使材料形成的晶粒小于可见光波长从而提高材料的透明性。
20、本发明的有益效果:
21、1、本发明制备了一种pdla接枝物,可作为聚乳酸的增韧剂及成核剂;一方面pdla接枝链段可提高柔性主链与plla的界面相容性,界面张力减小增韧剂在plla基材中分散相粒径更小,有助于提高透明度,吸管挤出成型时不会产生相分离微缺陷影响透明度;另一方面pdla链段和未反应的pdla可提高plla的结晶速度与plla形成立构复合体为β晶型,晶体尺寸小透明度高;此外pdla接枝物与plla折光率接近,不会影响材料的透明性。
22、2、本发明制备的透明吸管用聚乳酸材料,吸管破口率低,透光率可达90%以上,可改善目前透明吸管材料生产过程中的痛点。
1.一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,包括以下质量份数的原料:聚乳酸80-94份以及pdla接枝物5-15份;
2.根据权利要求1所述的一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,所述的pdla接枝物为乙烯-醋酸乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯弹性体接枝pdla、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯弹性体接枝pdla、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯弹性体接枝pdla中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,所述的聚乳酸为左旋聚乳酸。
4.根据权利要求1所述的一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,还包括以下重量份原料:增塑剂1-5份、抗老化剂0.1-0.5份和润滑剂0.1-0.5份中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、聚乙二醇、聚酯增塑剂中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,所述的抗老化剂为亚磷酸酯类抗氧剂168,受阻酚类抗氧剂1010、1076,单体型碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的一种透明吸管用聚乳酸材料,其特征在于,所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙烯基双硬脂酰胺、羟基硬酯酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸中的至少一种。
8.一种透明吸管用聚乳酸材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
9.一种pdla接枝物的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:
10.通过权利要求9所述的制备方法制得的pdla接枝物或者权利要求1或2中所述的pdla接枝物在制备吸管材料中的应用。