[發(fā)明專利]一種生物可降解增強耐熱聚乳酸樹脂及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112480619A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 高堯;李玲夢;葛心勇;馮順平;繆星旭
• 申請（專利權）人: 浙江工貿職業(yè)技術學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L1/02;C08L97/02;C08K13/02;C08K5/5425;C08K5/57;C08K5/134;C08K5/526;C08K3/32;C08K3/04;C08K5/25
• 代理公司: 北京陽光天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11671
• 代理人: 李滿紅

本發(fā)明公開了一種生物可降解增強耐熱聚乳酸樹脂及其制備方法，由以下原料制備而成：聚乳酸、改性可降解植物纖維、助劑；助劑由抗氧劑、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基錫穩(wěn)定劑、潤滑劑按質量比0.2～3：1.2：0.8：0.5～5組成。本發(fā)明生物可降解增強耐熱聚乳酸樹脂，利用成核劑?乙醇溶液或者氧化石墨烯溶液改性可降解植物纖維，得到的改性可降解植物纖維和成核劑兩者具有非常好的協(xié)同效果，改性可降解植物纖維能顯著地誘導聚乳酸結晶，纖維與聚乳酸基體有較強的界面相互作用，使得聚乳酸樹脂具有非常好的耐熱性，同時又有優(yōu)良的力學性能，注塑成型后經進一步的熱處理，聚乳酸樹脂的耐熱性可以得到顯著提高。

技術領域

本發(fā)明涉及聚乳酸樹脂技術領域，具體涉及一種生物可降解增強耐熱聚乳酸樹脂及其制備方法。

背景技術

為了有效應對石油資源的日益枯竭以及白色污染的愈加嚴重，研究和開發(fā)綠色、環(huán)保的生物可降解材料逐漸引起社會各界的關注與重視。聚乳酸(PLA)是以可再生的植物資源(玉米、甜菜、甘蔗、土豆等)所提煉出的以淀粉為原料而化學合成的一種可生物降解塑料。相比于眾多商品化的塑料，如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)等，聚乳酸具有較優(yōu)異的力學性能(楊氏模量3GPa，拉伸強度50～70MPa)，同時具有植物來源和可生物降解兩大突出特性(即優(yōu)異的可再生持續(xù)利用和環(huán)境友好性)。

高分子材料及其制品是溫州主導產業(yè)之一，涉及產品主要產品包括塑料薄膜、塑料編織袋、汽車配件等，大部分是石油基高分子材料制品。充分利用聚乳酸及其復合材料取代這些石油基制品，能夠使我們擺脫對石油資源及其衍生材料的依賴性；由于聚乳酸的最終降解物為CO₂和H₂O，又可以合成淀粉，不僅不會造成地球大氣中CO₂含量的凈增長，加劇現(xiàn)有的溫室效應，更避免了白色污染問題，符合我國當前所提倡并大力發(fā)展的“低碳經濟”及“節(jié)能減排”工作，符合浙江省綠色低碳經濟的大趨勢。因此，聚乳酸及其復合材料的開發(fā)利用，應當作為替代傳統(tǒng)的石油基高分子材料、發(fā)展節(jié)能環(huán)保“低碳經濟”的戰(zhàn)略性項目來進行研究與開發(fā)。

目前，在許多西方國家，聚乳酸已被廣泛地應用于食品包裝、日常用品、電子電氣、汽車工業(yè)等領域，受到了研究學者及工程專家們越來越多的重視，聚乳酸也從而被認為是21世紀最具發(fā)展前景的“綠色”塑料之一。

雖然在生物相容性、生物可降解性、力學性能、透明性等方面，聚乳酸有著其他高分子材料難以比擬的優(yōu)點；但是，要進一步拓展其應用范圍，使其替代眾多通用塑料和工程塑料而在工業(yè)領域大規(guī)模應用，仍需要突破許多制約因素，特別是要克服耐熱性差(即熱變形溫度低)的缺點。之所以聚乳酸的熱變形溫度遠低于聚丙烯、聚乙烯之類的通用塑料，其主要原因在于：聚乳酸的結晶速率比較慢，通過普通的成型方法獲得的都是非晶態(tài)PLA制品；而對于非晶態(tài)制品，其熱變形溫度主要取決于玻璃化轉變溫度的高低，聚乳酸的玻璃化轉變溫度只有54℃(1.8MPa)，大大低于PP、PE等材料。低結晶度、低玻璃化轉變溫度造成了聚乳酸的低耐熱性，從而嚴重地制約了其在對材料的熱穩(wěn)定性有一定要求的領域應用，如飯盤、杯子、微波爐加熱的容器、家用電器、電子電氣和汽車零件等等；即使作為無耐熱性要求的管材、卡片、箱盒等制品，在夏季運輸過程中也有發(fā)生變形而喪失使用價值的可能。

因此，為了聚乳酸具有更加充分的利用和廣闊的市場前景，有必要對聚乳酸進行共混改性，一方面提高其耐熱性和力學強度，另外一方面降低其成本。

中國專利CN107841102A公開了一種生物可降解增韌耐熱型聚乳酸改性樹脂及其制備方法。本發(fā)明聚乳酸改性樹脂包含如下按質量百分比計的原料：30-90％的聚乳酸，5-65％的熱塑性淀粉，3-40％的可完全生物降解植物纖維，1-10％的助劑；其中，助劑為潤滑劑，偶聯(lián)劑和抗氧劑。將各原料先進行干燥，再按所述比例加入高混機共混5-30分鐘，所得混合物加入到雙螺桿擠出機中塑化擠出造粒即得到生物可降解增韌耐熱型聚乳酸改性樹脂。聚乳酸改性樹脂的制備方法設備要求及工藝流程簡單，成本低，易實現(xiàn)規(guī)模化生產，經濟高效；通過將熱塑性淀粉與可完全生物降解植物纖維添加進入聚乳酸基體中，保證了制品兼具較好的耐熱性及沖擊性能。