一种反应性挤出制备pla/pbat/ppc复合改性材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种反应性挤出制备PLA/PBAT/PPC复合改性材料的方法，属于一种 改性的共混聚合物。
【背景技术】
[0002] 当前我国大部分地区遭遇雾霾天气肆虐，给人们的健康、交通安全等带来了严重 影响。随着石油基材料消耗量日趋增加，传统塑料排放的二氧化碳量也在持续增长。因此， 具有环保、可再生和低碳特点的生物基材料成为未来发展的趋势，必将引起一场环保变革。
[0003] 近年来，具有可再生、低碳的聚乳酸（PLA)材料发展迅速，产量逐年增加。但是， PLA材料硬度较大、易脆裂、不耐热，价格较高，因而在使用范围上受到一定限制；而聚己二 酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT)材料类似聚乙烯性质，材料较软、成膜性好，但价格昂贵；聚 碳酸亚丙酯（PPC)为二氧化碳基材料，通过收集废气二氧化碳经提纯，再与环氧丙烷聚合 制备而成，具有良好的成膜性和优异的阻氧、阻水性能和生物降解性，但玻璃化转变温度较 低，储存运输不便。因此，将三元生物基材料共混后，填补各自生物聚酯单独使用存在或多 或少缺陷，根据产品要求可以合理调配三元材料组分。但目前专利中都对三元材料物理共 混，或添加部分相容剂等方式制备，材料总体性能不高，限制了材料应用及发展。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种反应性挤出制备PLA/PBAT/PPC复合改性材料的方 法，其共混改性是一种非常经济有效的聚合物复合改性方法，PBAT兼具长亚甲基链，通过反 应性挤出制备的三元共混材料用于生物基材料制品，克服上述材料存在缺陷，使复合材料 力学性能、相容性得到极大的改变了柔顺性和芳环的韧性，既有较好的延展性和断裂伸长 率，也有较好的耐热性冲击性能；PPC通过废气二氧化碳经提纯后与环氧丙烷共聚，具有良 好阻隔性能和完全生物降解性能，且价格较低，通过三元共混制备复合材料具有优异的综 合性能；复合材料具有PLA含量高，生物降解性能良好，力学性能及综合性能优异。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：一种反应性挤出制备PLA/PBAT/PPC复合改性 材料，由PLA、PBAT、PPC、增塑剂、引发剂、助反应剂、接枝单体、抗老化助剂材料通过反应性 螺杆挤出制备；其特征在于复合改性材料按重量份配比分别PLA5~35、PBAT30~55、 PPC5~15、以PPC100重量份为基准，增塑剂含量为0. 5~2重量份；以PBAT100重量份 为基准，引发剂含量为〇. 01~〇. 08重量份，助反应剂含量为0. 01~0. 05重量份、接枝单 体含量为1~3重量份、抗老化助剂含量为0. 5~1. 5重量份。
[0006] 所述的增塑剂为：石蜡油、乳酸丁酯、磷酸二丁酯中的一种或两种组合，混合比例 石蜡油：乳酸丁酯=1:1或乳酸丁酯：磷酸二丁酯=1:1或石蜡油：磷酸二丁酯=1:1 ;相对分 子质量在500-2000。
[0007] 所述的引发剂为：过氧化环己酮、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢中的一种或两种混合 物，混合比例过氧化环己酮：过硫酸铵=2:1或异丙苯过氧化氢：过硫酸铵=1:1或过氧化环 己酮：异丙苯过氧化氢=1:1。
[0008] 所述的助反应剂：过氧化苯甲酰、2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基过氧化己烷中的一 种或两种混合物；混合物比例过氧化苯甲酰：2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基过氧化己烷=2:1。
[0009] 所述的接枝单体为：乳酸、苯乙烯、丙烯腈中的一种或两种混合物，乳酸：苯乙烯 =5:1或丙稀腈：苯乙稀=5:1。
[0010] 所述的抗老化助剂为：硫代二丙酸双月桂酯、水杨酸异戊酯、苯甲酸间苯二酚酯中 的一种或多种组合；混合物比例硫代二丙酸双月桂酯：水杨酸异戊酯=1:1或硫代二丙酸双 月桂酯：苯甲酸间苯二酚酯=1:1或苯甲酸间苯二酚酯：水杨酸异戊酯=2:1或三种共混物
[0011] 所述的一种反应性挤出制备PLA/PBAT/PPC复合改性材料的具体制备方法如下： (1)将PPC、PLA和增塑剂按照预定比例加入已设定温度在100°C热冷高低混合机中预混 合5分钟，转入冷混锅中混合5分钟，备用；设定反应性双螺杆挤出机各个加热区间温度 为：第一区：155-160°C，第二区：160-165°C，第三区：170-175°C，第四区：170-175°C，第 五区：175-180°C，第六区：180-185°C，第七区：185-190°C，第十区：175-180°C，第^^一区： 170-175°C，挤出模头：180-185°C;待温度到达设定温度后再稳定30分钟，缓缓开启主机转 速，再启动第一喂料区螺杆转速，将PBAT从反应性双螺杆挤出机主加料口加入，通过反应 性双螺杆挤出机加热并高速旋转剪切，PBAT树脂呈熔融状态； 2) ;在第一加料口设置液体定量喂料装置，按比例计量准确地加入引发剂、助反应剂、 抗老化助剂和接枝单体的混合物； 3) 在引发剂和助反应剂的作用下，PBAT熔体通过原位接枝和预聚物反应将单体接枝到 PBAT分子链上，再通过第二加料口将已混合好的PPC、PLA和增塑剂混合物加入，在反应性 螺杆中高速剪切作用下，PBAT接枝物与PPC、PLA共混物混炼、熔融反应制备复合改性材料； 4) 将未反应的单体及小分子物质通过连续抽真空口抽出，最后在反应性双螺杆挤出机 模头挤出，可按照组分添加量不同制备生物基注塑、吸塑和吹塑复合材料及制品；5)在挤出 过程中，因共混物在螺杆熔融段发生化学反应，料筒内部压力较大，故选择长径比48-52:1， 优选长径比52:1双螺杆挤出机，扭矩选择1680-1720N.m，优选1720N.m。
[0012] 本发明的积极效果是可按照组分添加量不同制备生物基注塑、吸塑和吹塑制品， 如一次性餐饮具、刀叉勺、酒店用品、购物袋、垃圾袋、地膜等；复合材料具有PLA含量高，生 物降解性能良好，力学性能及综合性能优异。
[0013] 表1反应性双螺杆挤出机与普通双螺杆挤出机制备各类母粒力学性能数据对比 表
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：一种反应性挤出制备PLA/ PBAT/PPC复合改性材料，由PLA、PBAT、PPC、增塑剂、引发剂、助反应剂、接枝单体、抗老化助 剂材料通过反应性螺杆挤出制备；其特征在于复合改性材料按重量份配比分别是(百分比 在计算时会有些问题，最好是以重量份数来表示为佳)PLA5~35、PBAT30~55、PPC5~ 15、以PPC100重量份为基准，增塑剂含量为0. 5~2重量份；以PBAT100重量份为基准， 引发剂含量为〇. 01~〇. 08重量份，助反应剂含量为0. 01~0. 05重量份、接枝单体含量为 1~3重量份、抗老化助剂含量为0. 5~1. 5重量份。
[0016] 所述的增塑剂为：石蜡油、乳酸丁酯、磷酸二丁酯中的一种或两种组合，混合比例 石蜡油：乳酸丁酯=1:1或乳酸丁酯：磷酸二丁酯=1:1或石蜡油：磷酸二丁酯=1:1 ;相对分 子质量在500-2000 ; 所述的引发剂为：过氧化环己酮、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢中的一种或两种混合物， 混合比例过氧化环己酮：过硫酸铵=2:1或异丙苯过氧化氢：过硫酸铵=1:1或过氧化环己 酮：异丙苯过氧化氢=1:1 ; 所述的助反应剂：过氧化苯甲酰、2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基过氧化己烷中的一种或 两种混合物；混合物比例过氧化苯甲酰：2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基过氧化己烷=2:1 ; 所述的接枝单体为：乳酸、苯乙烯、丙烯腈中的一种或两种混合物，乳酸：苯乙烯=5:1 或丙稀腈：苯乙稀=5:1; 所述的抗老化助剂为：硫代二丙酸双月桂酯、水杨酸异戊酯、苯甲酸间苯二酚酯中的 一种或多种组合；混合物比例硫代二丙酸双月桂酯：水杨酸异戊酯=1:1或硫代二丙酸双 月桂酯：苯甲酸间苯二酚酯=1:1或苯甲酸间苯二酚酯：水杨酸异戊酯=2:1或三种共混物 1:1:1 ； 所述的一种反应性挤出制备PLA/PBAT/PPC复合改性材料的具体制备方法如下：（1) 将PPC、PLA和增塑剂按照预定比例加入已设定温度在100°C热冷高低混合机中预混合5 分钟，转入冷混锅中混合5分钟，备用；设定反应性双螺杆挤出机各个加热区间温度为： 第一区：155-160°C，第二区：160-165°C，第三区：170-175 °C，第四区：170-175°C，第五 区：175-180°C，第六区：180-185°C，第七区：185-190°C，第十区：175-180°C，第十一区： 170-175°C，挤出模头：180-185°C;待温度到达设定温度后再稳定30分钟，缓缓开启主机转 速，再启动第一喂料区螺杆转速，将PBAT从反应性双螺杆挤出机主加料口 3加入，通过反应 性双螺杆挤出机加热并高速旋转剪切，PBAT树脂呈熔融状态； 2) ;在第一加料口 1设置液体定量喂料装置，按比例计量准确地加入引发剂、助反应剂、 抗老化助剂和接枝单体的混合物； 3) 在引发剂和助反应剂的作用下，PBAT熔体通过原位接枝和预聚物反应将单体接枝到 PBAT分子链上，再通过第二加料口 2将已混合好的PPC、PLA和增塑剂混合物加入，在反应 性螺杆中高速剪切作用下，PBAT接枝物与PPC、PLA共混物混炼、熔融反应制备复合改性材 料； 4)将未反应的单体及小分子物质通过连续抽真空口 4抽出，最后在反应性双螺杆挤 出机模头挤出，可按照组分添加量不同制备生物基注塑、吸塑和吹塑复合材料及制品；5) 在挤出过程中，因共混物在螺杆熔融段发生化学反应，料筒内部压力较大，故选择长径比 48-52:1，优选长径比52:1双螺杆挤出机，扭矩选择1680-1720N.m，优选1720N.m。
[0017] 实施例1 称取PLA70kg、PPCIOkg、石蜡油0. 5kg、乳酸丁酯0.