[發(fā)明專利]聚乳酸熔體在線制備改性聚乳酸材料的裝置和方法

有效

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• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111531741B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 佟毅;李義;許克家;李博豪;趙國興;崔兆寧
• 申請（專利權）人: 吉林中糧生化有限公司;中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司;吉林中糧生物材料有限公司;中糧生物科技股份有限公司
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;B29B9/12;C08L67/04;C08L69/00;C08L91/00;C08L67/02;C08K13/02;C08K3/34;C08K3/26;C08K5/11
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發(fā)明涉及高分子材料領域，公開了一種聚乳酸熔體在線制備改性聚乳酸材料的裝置和方法。該裝置包括雙螺桿擠出機、第一固體改性劑料斗、聚乳酸熔體管道和聚乳酸熔體進料計量泵，且所述第一固體改性劑料斗與所述雙螺桿擠出機的一區(qū)相連接，所述聚乳酸熔體管道與所述雙螺桿擠出機的四區(qū)相連接。采用該裝置在線制備改性聚乳酸材料的方法能夠避免聚乳酸因二次加工發(fā)生的降解，使得制備的聚乳酸的力學性能提高，并能夠降低生產(chǎn)成本。

技術領域

本發(fā)明涉及高分子材料領域，具體涉及一種聚乳酸熔體在線制備改性聚乳酸材料的裝置和方法。

背景技術

隨著人類意識的提高和石油資源的日益短缺，生物基可降解高分子材料得到了迅速發(fā)展。在已開發(fā)的眾多生物基高分子材料中，聚乳酸(Polylactic acid，PLA)被譽為最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品之一，近年來受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。

PLA主要以微生物的發(fā)酵產(chǎn)物乳酸作為單體通過聚合反應而獲得，是一種無毒、無刺激性、具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料。與傳統(tǒng)的石油化工高分子材料相比，聚乳酸原料及制品生產(chǎn)過程CO₂排放量僅為石油化工原料(PE、PS、PP、PET)及制品生產(chǎn)過程CO₂排放量的50～75％；與其他化學合成生物降解高分子材料相比，聚乳酸的最大特點是來源于可再生的植物資源，擺脫了對石油資源的依賴；與其他生物源生物降解高分子材料相比，聚乳酸是第一個大規(guī)模工業(yè)化的生物基和生物降解塑料，其生物合成轉(zhuǎn)化率高，制備成本低，更具有市場競爭力。因此，開發(fā)聚乳酸可降解材料對全球環(huán)境和能源問題的緩解非常必要。然而，PLA自身存在脆性嚴重﹑耐熱性差等問題，導致PLA不能直接進行制品生產(chǎn)。

目前，為了PLA制品，首先需要對PLA改性制備得到PLA改性材料，然后再進行PLA制品生產(chǎn)。

CN107603168A公開了一種聚乳酸基薄膜及制備方法，該方法包括將聚乳酸以及各種改性劑機械共混，然后原料混合物經(jīng)雙螺桿擠出機熔融擠出后，進行水冷、切粒和烘干得到聚乳酸改性材料，再將聚乳酸改性料采用吹膜機吹塑制備得到聚乳酸薄膜制品。

CN107141743A公開了一次性高效降解環(huán)保聚乳酸餐具及其制備方法，該方法包括將聚乳酸和多種改性劑注入雙螺桿擠出機中，進行擠出造粒、真空干燥后得到聚乳酸顆粒，然后根據(jù)需要將聚乳酸顆粒制備成片材后壓延或者直接注射成型得到餐具。

但是，上述聚乳酸在加工過程中極易發(fā)生熱降解，導致其分子量下降，從而影響其制品的力學性能。目前制備聚乳酸制品采用的方法都經(jīng)過了二次加工，一方面降低了聚乳酸的分子量以及力學性能，另一方面增加了生產(chǎn)成本。

因此，研究和開發(fā)制備在線制備改性聚乳酸材料的裝置或方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的制備聚乳酸過程中易發(fā)生熱降解進而導致力學性能差的問題，以及生產(chǎn)成本高的問題，提供一種聚乳酸熔體在線制備改性聚乳酸材料的裝置和方法，該方法能夠避免聚乳酸因二次加工發(fā)生的降解，使得制備的聚乳酸的力學性能提高，并能夠降低生產(chǎn)成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種聚乳酸熔體在線制備改性聚乳酸材料的裝置，其中，所述裝置包括雙螺桿擠出機、第一固體改性劑料斗8、聚乳酸熔體管道15和聚乳酸熔體進料計量泵10，且所述第一固體改性劑料斗8與所述雙螺桿擠出機的一區(qū)2相連接，所述聚乳酸熔體管道15與所述雙螺桿擠出機的四區(qū)4相連接。

本發(fā)明第二方面提供了一種在線制備改性聚乳酸材料的方法，其中，該方法在在線制備改性聚乳酸材料的裝置中進行，該方法包括：

(a)將聚乳酸熔體經(jīng)聚乳酸熔體管道15進入雙螺桿擠出機的四區(qū)4；

(b)將第一固體改性劑經(jīng)第一固體改性劑料斗8進入所述雙螺桿擠出機的一區(qū)2；