一种增韧聚乳酸及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种增韧聚乳酸及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚乳酸（PLA)是一种可生物降解的合成高分子聚合物，具有良好的生物相容性和 安全性，对人体无毒无害，在体内及自然环境中能够逐步降解，最终分解为二氧化碳和水。 因此，聚乳酸工业前景好看，可以替代传统材料，广泛应用于医疗、药学、农业、包装、服装等 领域。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种聚乳酸增韧改性的方法。
[0004] 实现本发明的目的的技术解决方案是：聚乳酸增韧的改性方法，将聚乳酸与增韧 改性剂按比例混合并干燥，使干燥后的混合物的含水率低于40ppm，然后采用熔融挤出的方 法将其模塑成制品，其特征在于：所述增韧改性剂是熔点在100~200之间的共聚酯，共聚 酯的用量占聚乳酸用量的1~20Wt%，熔融挤出的加工温度为180~240°C。
[0005] 进一步实现本发明的目的的更详细的记住方案是：上述的聚乳酸增韧改性的方 法，气质能够所述共聚酯是，在对苯二甲酸和乙二醇这两种单体进行酯化和缩聚反应过程 中、添加第三单体所生成的特性粘度为0. 55~0. 75的共聚酯。
[0006] 更进一步地，上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述第三单体是：间苯二甲酸、 己二酸、丁二酸、癸二酸、己二胺数均分子量为200~4000的聚乙二醇，这几种物质中的一 种或几种；尤其是选用：间苯二甲酸、己二胺、丁二酸数均分子量为200~4000的聚乙二 醇。这三种物质中的一种或几种。
[0007] 更进一步地，上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述共聚酯的熔点优选范围是 125 ~175?。
[0008] 再进一步地，上述的聚乳酸增韧改性的方法，其中，所述聚乳酸与共聚酯混合后的 干燥过程是在90~110°C温度下干燥4小时以下。
[0009] 这样，本发明通过添加共聚酯对聚乳酸进行增韧改性，起到了现在技术所无法达 到的技术效果，具体表现在： (1) 进过改性后的聚乳酸树脂，其拉伸断裂伸长率由原来的1~5%提高到10~300%， 增韧效果十分显著，可应用于包装用片材和薄膜的加工生产，其共聚酯用量低，能够充分发 挥聚乳酸可生物降解的优点； (2) 增韧过程在常规的熔融挤出机上即可实施，不必借助特殊设备，也不必添加其他助 剂，操作过程简单易行； (3) 用于增韧的共聚酯可以利用现有的据对苯二甲酸乙二醇酯（PET)工业装置进行生 产，第三单体可选范围广，对PET装备的工艺调整非常有限，获得的共聚酯生产成本低、产 品质量比较稳定。
【具体实施方式】
[0010] "共混"是聚乳酸增韧改性的常用方法，其基本过程是：将PLA树脂与增韧改性剂 按比例混合并干燥，使干燥后的混合物的含水率低于40ppm，然后采用熔融挤出的方法将其 模塑成制品。尽管前人在这方面进行了大量的研究，尝试使用多种聚合物作为增韧改性剂， 但仍旧存在这样或那样的不足，效果不尽如意。申请人经过研究发现，采用共聚酯作为增韧 剂可以起到意想不到的技术效果，能够极大地提升PLA的韧性和可加工性能。
[0011] 适用于本发明的共聚酯是熔点在125~200°C之间的共聚酯。这里所称的"共聚 酯"泛指由二元酸、二元醇以及其他第三单体经过共聚反应形成的共聚物，尤其是指在对 苯二甲酸和乙二醇这两种单体进行酯化和缩聚反应过程中、添加第三单体所生成的粘度为 0. 55~0. 75的共聚酯。共聚酯的熔点进一步优选125~175°C。
[0012] 采用对苯二甲酸和乙二醇这两种聚合单体时，第三单体优选：间苯二甲酸、己二 酸、丁二酸、癸二酸、己二胺数均分子量为200-4000的聚乙二醇，这几种物质中的一种或几 种。尤其是，间苯二甲酸、己二胺、丁二酸数分子量为200~4000的聚乙二醇，这三种物质 中的一种或几种。
[0013] 具体实施时，先将共聚酯与PLA混和，共聚酯的用量占 PLA用量的1~20Wt% ;然 后在90~11(TC温度下干燥4小时以上，使含水率低于40ppm ;再利用螺杆挤出机等设备， 在180~240°C温度下熔融挤出，从而获得增韧聚乳酸模塑产品。
[0014] 模塑试条拉伸性能的测定按照ASTM D638进行，弯曲性能按照ASTM D790进行，测 试设备型号：英国LL0YD-LR10KN ;悬臂梁缺口冲击强度的测定按照ASTM D256进行，检测设 备：ATLAS-CPL·
[0015] 实施例1 :共聚酯的制备 利用PET工业装置，在对苯二甲酸和乙二醇这两种单体进行酯化反应或缩聚反应过程 中， 以间苯二甲酸、己二胺、丁二酸数均分子量为200~4000的聚乙二醇组成的的混合物 作为改性添加剂，添加到反应体系当中生成1#改性共聚酯； 添加适量的丁二酸得到2#改性共聚酯； 仍以丁二酸为第三单体，该变添加量，得到3#改性共聚酯； 以间苯二甲酸、丁二酸数均分子量为200~4000的聚乙二醇组成的混合物做为改性添 加剂，添加到反应体系中生成4#改性共聚酯。
[0016] 1#~4#改性共聚酯的特性粘度和熔点见表1. 实施例2 :空白试验
将2500g聚乳酸树脂（商品名：NatureWorks PLA2002D，下同）在90~110°C下干燥6 小时，使换手率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测其拉伸性 能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2。
[0017] 实施例3 : 1#共聚酯增韧PLA (其一） 将2475g聚乳酸树脂与25g共聚酯（1#)通过高速搅拌器均匀混合，在90~1KTC下干 燥6小时，使其含水率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测其 拉伸性能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2。
[0018] 实施例4 : 1#共聚酯增韧PLA (其二） 将2425g聚乳酸树脂与75g共聚酯（1#)通过高速搅拌器均匀混合，在90~1KTC下干 燥6小时，使其含水率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测其 拉伸性能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2。
[0019] 实施例5 : 1#共聚酯增韧PLA (其三） 将2375g聚乳酸树脂与125g共聚酯（1#)通过高速搅拌器均匀混合，在90~11(TC下 干燥6小时，使其含水率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测 其拉伸性能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2。
[0020] 实施例6 :2#共聚酯增韧PLA 将2425g聚乳酸树脂与75g共聚酯（2#)通过高速搅拌器均匀混合，在90~1KTC下干 燥6小时，使其含水率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测其 拉伸性能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2。
[0021] 实施例7 :3#共聚酯增韧PLA 将2300g聚乳酸树脂与200g共聚酯（3#)通过高速搅拌器均匀混合，在90~11(TC下 干燥6小时，使其含水率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测 其拉伸性能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2。
[0022] 实施例8 :4#共聚酯增韧PLA 将2425g聚乳酸树脂与75g共聚酯（4#)通过高速搅拌器均匀混合，在90~1KTC下干 燥6小时，使其含水率低于40ppm，利用螺杆挤出机熔融挤出并注塑，得到测试样条，检测其 拉伸性能、弯曲性能和冲击强度。测试结果见表2
以上测试结果表明，应用本发明技术方案实施例样条的断裂伸长率明显增加，这些共 聚酯与PLA共混之后极大地弥补了 PLA韧性不足的缺点，使其加工性能得到了较大提高。
【主权项】
1. 聚乳酸增韧改性的方法，将聚乳酸与增韧改性剂按比例混合并干燥，使干燥后的混 合物的汗水率低于40ppm，然后采用熔融挤出的方法将其模塑成制品，其特征在于：所述增 韧剂是熔点在100~200°C之间的共聚酯，其聚酯的用量占聚乳酸用量的1~20Wt%，熔融 挤出的加工温度为180~240°C。2. 根据权利要求1所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述共聚酯是，在对苯二 甲酸和乙二醇这两种单体进行酯化和缩聚反应过程中、添加第三单体所生成的特性粘度为 0. 55~0. 75的共聚酯。3. 根据权利要求2所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述第三单体是，间苯二甲 酸、己二酸、丁二酸、癸二酸、己二胺数均分子量为200~4000的聚乙二醇，这几种物质中的 一种或几种。4. 根据权利要求3所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述第三单体是，间苯二甲 酸、己二胺、丁二酸数均分子量为200~4000的聚乙二醇，这三种物质中的一种或几种。5. 根据权利要求2或3或4所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述共聚酯的熔 点为125~175°C。6. 根据权利要求1所述的聚乳酸改性的方法，其特征在于：所述聚乳酸与共聚酯混合 后的干燥过程是在90~110°C温度下干燥4小时以上。
【专利摘要】本发明提供了一种增韧聚乳酸及其制备方法。将聚乳酸与增韧改性剂按比例混合并干燥，使含水率低于40ppm，然后采用熔融挤出的方法将其模塑成制品。其中，增韧改性剂使熔点在100～200℃，之间的共聚酯。尤其是采用间苯二甲酸、己二胺、丁二酸等作为第三单体对PET进行改性而获得的共聚酯。共混时，共聚酯的用量占聚乳酸用量的1～20Wt%，熔融挤出的加工温度为180～240℃，所得注塑样条的断裂伸长率提高10～300%。本发明极大的弥补了PLA韧性不足的缺点，使其加工性能得到较大提高。
【IPC分类】C08L67/02, C08L67/04
【公开号】CN105315632
【申请号】CN201410362495
【发明人】高超, 刘德宁, 马俊杰
【申请人】四川鑫达企业集团有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月28日