一种全降解聚乳酸材料、制备方法与应用与流程

本发明涉及全降解，具体涉及a61l15/22，更具体地，本发明涉及一种全降解聚乳酸材料、制备方法与应用。

背景技术：

1、面对白色污染带来的世界性挑战，可降解材料以及全降解材料的开发就显得极为重要，可降解材料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚3-羟基烷酸酯、聚乙烯醇、脂肪族芳香族共聚酯、热塑性淀粉树脂等等。

2、中国专利cn201980075894提供了一种可生物降解的增强复合材料，原料包括聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、玻璃纤维，通过共混挤出得到，其不仅需要添加聚丁二酸丁二醇酯来改善聚乳酸的机械强度，同时还需要添加玻璃纤维，在无疑增加了后续处理的难度和复杂性。中国专利cn202210204460提供了一种聚乳酸复合材料及其制备方法，制备原料包括左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、成核剂、增塑剂等，通过成核剂和增塑剂增大聚乳酸的结晶度，然而原料种类的添加在一定程度上影响了全降解的降解速率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种全降解聚乳酸材料，按重量份计，制备原料包括97-99份聚乳酸，1-3份抗冲改性剂。

2、在一种实施方式中，按重量份计，制备原料包括98.5份聚乳酸，1.5份抗冲改性剂。

3、在一种实施方式中，所述聚乳酸在210℃/2.16kg的熔体流动速率为3-10g/10min，优选为5-7g/10min。

4、优选的，所述聚乳酸的悬壁梁缺口冲击强度为11-15j/m，进一步优选为13j/m。

5、优选的，所述聚乳酸的牌号为pla2003d，购自东莞市宏裕塑胶原料有限公司。

6、在一种实施方式中，所述抗冲改性剂为聚乳酸类的抗冲改性剂。

7、优选的，所述聚乳酸类的抗冲改性剂牌号为sukano pla im s633，购自琏乐(上海)经贸发展有限公司。

8、聚乳酸具有较好的降解性，然而聚乳酸的机械性能存在一定的缺陷，现有技术中为了提高聚乳酸材料的机械性能，常常在添加聚丁二酸丁二醇酯复合的同时，还需要添加一些增强材料，例如增强纤维、增强填料等，或者添加增塑剂，而本技术中在以聚乳酸为主要材料的基础上，添加一定量的聚乳酸类的抗冲改性剂，在不添加聚丁二酸丁二醇酯的条件下，不仅不会影响聚乳酸材料的降解性，同时提高了聚乳酸材料的机械性能。

9、此外，聚乳酸材料的脆性较大，而当聚乳酸类的抗冲改性剂控制在本技术范围之内，且控制聚乳酸和聚乳酸类的抗冲改性剂的含量，压片时成型工艺好，既不脆裂，且压片后的材料挺度好，可应用于杯子、杯盖等，见图1。可能的原因是在添加的特定含量的聚乳酸以及聚乳酸类的抗冲击改性剂之后，改变了后期复合材料的结晶性能，避免了结晶尺寸的增大导致脆性的缺陷。

10、本发明以聚乳酸和提供的聚乳酸材料为可完全生物降解性，使用后能被自然界中的微生物完全降解，以二氧化碳和水的形式释放到自然界中。

11、本发明第二个方面提供了一种所述全降解聚乳酸材料的制备方法，包括：将聚乳酸和抗冲改性剂混合后干燥，然后进行制片。

12、优选的，使用结晶干燥设备进行干燥。

13、进一步优选的，在结晶干燥设备中干燥的温度为110-120℃，更优选的，结晶干燥设备中干燥的温度为115℃。

14、优选的，干燥后物料的含水率为0.02-0.03wt％，更优选的，干燥后物料的含水率为0.025wt％。

15、单纯将聚丙烯进行干燥时，极其容易使得材料的含水不均匀，材料粘结的问题，影响后续熔融挤出的效果，而通过在结晶干燥设备中进行干燥，且干燥温度为110-120℃时，避免了现有技术中对聚乳酸干燥时导致的材料粘结的问题，可能的原因是本技术中聚乳酸和聚乳酸类的抗冲改性剂相互配合，于结晶干燥设备中环形螺旋运动的过程中，削弱了聚乳酸分子间的氢键作用，使得水分子逃逸性增强，解决了聚乳酸在干燥过程中出现的材料黏连的问题，且由于削弱了聚乳酸分子间的氢键，使得分子链的柔软性提高，分子链重排增加，使得大分子处于稳定的较高的结晶速率，改变了分子的微观结构，解决了了本技术中添加的高分子量的聚乳酸带来的结晶速率低，影响结晶效果的问题。

16、优选的，使用双螺旋杆挤出机进行压片。

17、在一种实施方式中，双螺旋杆挤出机的加工区的螺杆温度为170-185℃。

18、现有技术中在进行聚乳酸的加工时，一般双螺旋挤出机的螺杆温度一般在130-200℃，即从加工一区到后面的几个加工区，从130℃开始进行温度的控制，而本技术使用该温度得到的材料脆性大，出现断裂，或者不成型，一般需要添加其他的塑料材料等，而本技术人控制双螺旋杆挤出机的加工区的螺杆温度为170-185℃，即从加工一区开始，控制螺旋温度为170℃左右，在后面的加工区控制温度不超过185℃，得到的材料的断裂伸长率增大，脆性断裂的问题得到解决，可能的原因是该条件下，螺杆对物料的的作用力加强，聚乳酸和聚乳酸类的抗冲改性剂的混合料取向增强，使得垂直于取向方向的强度和伸长率提高，温度高于185℃时，获得玻璃态，温度低于170℃，则脆性大，出现断裂的问题。

19、优选的，双螺旋杆挤出机的加工区一区的螺杆温度为170-175℃，二区的螺杆温度为180-185℃，三区的螺杆温度为180-185℃，四区的螺杆温度为170-175℃，五区的螺杆温度为170-175℃，六区的螺杆温度为170-175℃、七区的螺杆温度为170-175℃，八区的螺杆温度为170-175℃，九区的螺杆温度为170-175℃，十区的螺杆温度为170-175℃，十一区的螺杆温度为170-175℃，十二区的螺杆温度为180-185℃，十三区的螺杆温度为180-185℃，十四区的螺杆温度为180-185℃，十五区的螺杆温度为180-185℃，十六区的螺杆温度为180-185℃，十七区的螺杆温度为180-185℃，十八区的螺杆温度为180-185℃。

20、更优选的，双螺旋杆挤出机的加工区一区的螺杆温度为175℃，二区的螺杆温度为185℃，三区的螺杆温度为185℃，四区的螺杆温度为175℃，五区的螺杆温度为175℃，六区的螺杆温度为175℃、七区的螺杆温度为175℃，八区的螺杆温度为175℃，九区的螺杆温度为175℃，十区的螺杆温度为175℃，十一区的螺杆温度为175℃，十二区的螺杆温度为180℃，十三区的螺杆温度为185℃，十四区的螺杆温度为180℃，十五区的螺杆温度为185℃，十六区的螺杆温度为180℃，十七区的螺杆温度为185℃，十八区的螺杆温度为185℃。

21、优选的，双螺旋杆挤出机的模头温度控制在185-190℃，更优选的，模头温度控制在185℃。

22、具体的，模头温度一区为185℃，二区为185℃，三区为185℃，四区为185℃，五区为185℃。

23、优选的，三辊水温控制在30-40℃；进一步优选的，前辊控制在30-35℃，中辊控制在35-40℃，后辊控制在30-35℃；更优选的，前辊控制在30℃，中辊控制在38℃，后辊控制在35℃。

24、优选的，双螺杆挤出机的螺杆转速为机器最大转速的60-80％；更优选的，双螺杆挤出机的螺杆转速为机器最大转速的70％。

25、优选的，双螺杆挤出机的溶体泵的速度为机器最大转速的55-75％，更优选的，双螺杆挤出机的溶体泵的速度为机器最大转速的65％。

26、本发明第三个方面提供了一种所述全降解聚乳酸材料在食品包装中的应用。

27、食品包装例如塑料杯子、杯盖。

28、有益效果：

29、本技术通过使用牌号为pla2003d的聚乳酸与牌号为pla ims 633的抗冲改性剂复合，然后在结晶干燥设备中进行干燥后，于双螺旋杆挤出机进行压片，并控制结晶干燥的温度和双螺旋杆挤出机的螺杆温度，得到的材料克服了现有技术中需要添加增塑剂、增强填料或者与其他塑料材料去解决聚乳酸的脆性问题，且在干燥的过程中解决了聚乳酸极其容易粘结的问题。此外，本技术中得到的聚乳酸材料可以100％全降解，且通过与食品接触的塑料材料的整体迁移试验以及重金属迁移试验。