一種聚乳酸可降解復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及一種聚乳酸可降解復(fù)合 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸（PLA)因具有生物可降解性、生物相容性、熱塑性、易加工成型和優(yōu)良的力 學(xué)性能，而被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)方面等。然而，相對(duì)于工業(yè)上通用的聚合物， 聚乳酸的生產(chǎn)成本較高。聚乳酸本身具有一些缺陷如它的力學(xué)性能、阻隔性能以及耐熱性 均較差致使聚乳酸的應(yīng)用受到了限制。針對(duì)聚乳酸的這些缺點(diǎn)，人們開(kāi)始對(duì)聚乳酸進(jìn)行改 性研宄，目前應(yīng)用較多的改性方法主要有共混改性法。但是很難達(dá)到理想的制造成本和使 用性能。
[0003] 有鑒于上述現(xiàn)有的聚乳酸制備存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造 多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研宄創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新 型聚乳酸可降解復(fù)合材料及其制備方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研宄、設(shè)計(jì)，并經(jīng) 反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的聚乳酸制備存在的缺陷，而提供一種新型聚 乳酸可降解復(fù)合材料及其制備方法，提高力學(xué)性能，降低生產(chǎn)成本，從而更加適于實(shí)用，且 具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
[0005] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的聚乳酸可降解復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的各組分，
[0006] 聚乳酸40-70份， 填充料10-50份，
[0007] 甘油 2-10份， 抗氧劑 0.2-2份。
[0008] 更進(jìn)一步的，前述的聚乳酸可降解復(fù)合材料，所述填充料分別為10-30份淀粉和 0-20份納米纖維素。
[0009] 更進(jìn)一步的，前述的聚乳酸可降解復(fù)合材料，所述抗氧劑為四[甲基-β_(3,5-二 叔丁基-4-羥基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯。
[0010] 聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟，
[0011] 1)按比例稱(chēng)取各組分原料，烘干；
[0012] 2)將烘干的各原料混合均勻；
[0013] 3)造粒后切粒，干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0014] 更進(jìn)一步的，前述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，1)中烘干溫度為70°C， 烘干24小時(shí)。
[0015] 更進(jìn)一步的，前述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，3)中造粒采用雙螺桿擠 出機(jī)擠出造粒。
[0016] 更進(jìn)一步的，前述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，擠出機(jī)螺桿溫度為 135°C -185°C。
[0017] 更進(jìn)一步的，前述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，3)中干燥溫度為60°C。
[0018] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明聚乳酸可降解復(fù)合材料及其制備方法至少具有下列優(yōu) 占.
[0019] 本發(fā)明聚乳酸可降解復(fù)合材料及其制備方法，為了降低聚乳酸的制造成本，在制 備時(shí)添加具有較好生物降解性的淀粉作為填充料，由于淀粉資源豐富、價(jià)格低廉并且顆粒 細(xì)膩，因此可以降低聚乳酸的制造成本，但是由于淀粉的添加造成聚乳酸的力學(xué)性能不夠 理想，為了克服這一缺陷，添加納米纖維素作為添加劑，由于納米纖維素具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng) 度，彌補(bǔ)了淀粉加入復(fù)合材料中導(dǎo)致的力學(xué)強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，使得填充較多量淀粉仍然保 持較高的力學(xué)強(qiáng)度。其降解速率可通過(guò)淀粉填充量進(jìn)行調(diào)節(jié)。聚乳酸可降解復(fù)合材料生產(chǎn) 成本有效降低，并且力學(xué)性能得到了保證，適合大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
[0020] 上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如后。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，對(duì)依據(jù) 本發(fā)明提出的聚乳酸可降解復(fù)合材料及其制備方法其【具體實(shí)施方式】、特征及其功效，詳細(xì) 說(shuō)明如后。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 原料組分為：
[0024] 聚乳酸(PLA) 40份 淀粉(Starch) 30 份 納米纖維素(NCC) 20份 甘油 9.7份 抗氧劑 0.3份
[0025] 將納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉在真空干燥箱7〇°C下干燥24小時(shí)，按照比例將 干燥后的納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉、甘油、抗氧劑混合均勻。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出 造粒，擠出機(jī)螺桿溫度分別為130°C、165°C、175°C、180°C、180°C、170°C，控制主螺桿轉(zhuǎn)速為 80r/min，喂料螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min，擠出物經(jīng)冷卻、切粒得到聚乳酸可降解復(fù)合材料。將制 得的復(fù)合材料顆粒于60°C下真空干燥18h，即為目標(biāo)產(chǎn)物。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 原料組分為：
[0028] 聚乳酸(PLA) 45份 淀粉(Starch) 30 份 納米纖維素(NCC) 14.5份
[0029] 甘油 10份 抗氧劑 0.5汾
[0030] 將納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉在真空干燥箱70°C下干燥24小時(shí)，按照比例將 干燥后的納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉、甘油、抗氧劑混合均勻。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出造 粒，擠出機(jī)螺桿溫度為135 °C、170°C、175 °C、180 °C、180°C、170 °C，控制主螺桿轉(zhuǎn)速為80r/ min，喂料螺桿轉(zhuǎn)速為lOr/min，擠出物經(jīng)冷卻、切粒得到聚乳酸可降解復(fù)合材料。將制得的 復(fù)合材料顆粒于60°C下真空干燥18h，即為目標(biāo)產(chǎn)物。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 原料組分為：
[0033] 聚乳酸(PLA) 50份 淀粉(Starch) 29.2 份 納米纖維素(NCC) 10份 甘油 10份 抗氧劑 0.8份
[0034] 將納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉在真空干燥箱70°C下干燥24小時(shí)，按照比例將 干燥后的納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉、甘油、抗氧劑混合均勻。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出 造粒，擠出機(jī)螺桿溫度分別為135°C、175°C、180°C、185°C、185°C、170°C，控制主螺桿轉(zhuǎn)速為 80r/min，喂料螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min，擠出物經(jīng)冷卻、切粒得到聚乳酸可降解復(fù)合材料。將制 得的復(fù)合材料顆粒于60°C下真空干燥18h即為目標(biāo)產(chǎn)物。
[0035] 實(shí)施例4
[0036] 原料組分為：
[0037] 聚乳酸CPLA) 55份 淀粉(Starch) 30 份 納米纖維素(NCC) 5份 甘油 9份
[0038] 抗氧劑 1份
[0039] 將納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉在真空干燥箱70°C下干燥24小時(shí)，按照比例將 干燥后的納米纖維素、聚乳酸顆粒、淀粉、甘油、抗氧劑混合均勻。通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出 造粒，擠出機(jī)螺桿溫度分別為135°C、170°C、180°C、185°C、185°C、165°C，控制主螺桿轉(zhuǎn)速為 80r/min，喂料螺桿轉(zhuǎn)速為10r/min，擠出物經(jīng)冷卻、切粒得到聚乳酸可降解復(fù)合材料。將制 得的復(fù)合材料顆粒于60°C下真空干燥18h即為目標(biāo)產(chǎn)物。
[0040] 試驗(yàn)一
[0041] 力學(xué)性能測(cè)試：用XLW (L) -500N型PC型智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)出不同納米纖 維素含量復(fù)合材料的拉伸性能。塑料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)定參照GB/T 1040. 1-2006 的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試速度為50mm/min。測(cè)5個(gè)平行樣取平均值。拉伸強(qiáng)度（〇t)按 下式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚乳酸可降解復(fù)合材料，其特征在于：包括如下質(zhì)量份的各組分， 聚乳酸 40-70份， 填充料 10-50份， 甘油 2-10份， 抗氧劑 0.2-2份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸可降解復(fù)合材料，其特征在于：所述填充料分別為 10-30份淀粉和0-20份納米纖維素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸可降解復(fù)合材料，其特征在于：所述抗氧劑為四[甲 基-β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯。
4. 聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟， 1) 按比例稱(chēng)取各組分原料，烘干； 2) 將烘干的各原料混合均勻； 3) 造粒后切粒，干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：1)中烘干 溫度為70°C，烘干24小時(shí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：3)中造粒 采用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：擠出機(jī)螺 桿溫度為135°C _185°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸可降解復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：3)中干燥 溫度為60°C。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種聚乳酸可降解復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份的各組分，聚乳酸40-70份，填充料10-50份，甘油2-10份，抗氧劑0.2-2份。為了降低聚乳酸的制造成本，在制備時(shí)添加具有較好生物降解性的淀粉作為填充料，由于淀粉資源豐富、價(jià)格低廉并且顆粒細(xì)膩，因此可以降低聚乳酸的制造成本，但是由于淀粉的添加造成聚乳酸的力學(xué)性能不夠理想，為了克服這一缺陷，添加納米纖維素作為添加劑，由于納米纖維素具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，彌補(bǔ)了淀粉加入復(fù)合材料中導(dǎo)致的力學(xué)強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，使得填充較多量淀粉仍然保持較高的力學(xué)強(qiáng)度。
【IPC分類(lèi)】C08L1-02, C08K5-053, C08L67-04, C08K5-134, C08L3-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104861600
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510242718
【發(fā)明人】支朝暉, 李炳健
【申請(qǐng)人】常州龍駿天純環(huán)?？萍加邢薰? 秦皇島龍駿環(huán)保實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日