生物基聚酯改性聚乳酸树脂及其制备方法与加工成型方法技术

本发明专利技术公开了一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂及其制备方法与加工成型方法。所述聚乳酸改性树脂包括：聚乳酸67～95wt％，聚呋喃二甲酸丁二醇酯4～30wt％，抗氧剂0.5～1wt％，以及助剂0.5～2wt％。所述制备方法包括：将聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯充分干燥后，再与抗氧剂及助剂密炼共混而获得目标产品。本发明专利技术的改性聚乳酸树脂是一种可再生、环保的树脂，其拉伸强度≥60MPa，断裂伸长率在180～240％，当断裂伸长率为240％时拉伸模量仅下降25％、拉伸强度仅下降16％，且无需添加珠光粉，表面就具有珠光色反光，可用于制备薄膜、板材、片材、发泡和注塑成型塑料制品等，具有广阔工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
生物基聚酯改性聚乳酸树脂及其制备方法与加工成型方法
本专利技术涉及一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂及其制备方法与应用，具体涉及一种高反光高韧性聚乳酸改性树脂及其制备方法与加工成型方法，属于生物基高分子材料及高分子成型加工领域。
技术介绍
聚乳酸(PLA)又称丙交酯，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、可堆肥性、生物降解性，在人体内或自然环境中能够逐步降解，最终分解为二氧化碳和水。由于其生物来源和可降解性，可代替传统的石油基高分子材料，且在医疗、药学、农业、包装等领域具有广阔的应用前景。虽然聚乳酸拥有较高的强度和模量，但是其韧性差，加工温度区间窄，常温下表现出硬而脆的特点。因此，对聚乳酸的增韧改性已经成为了目前最为重要的研究课题之一。聚呋喃二甲酸丁二醇酯(PBF)具有苯环聚酯的优异性能，同时又由于呋喃环自身的不完全对称性，导致其结晶度有所降低，这就使得聚呋喃二甲酸丁二醇酯(PBF，US20130171397A1、US20130345453A1)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)虽然结构相似，但又有所不同。PBF的结晶度和结晶速率低于PBT，使得其力学强度不如PBT。但由于其丁二醇链段柔性受结晶影响不大，使得PBF具有优异的断裂伸长率(JianhuiZhuetal.,Macromolecules2013,46,796-804)。目前关于聚乳酸增韧改性的报道有很多，但这些改性聚乳酸的综合性能都不理想。例如，CN102276965A中利用天然橡胶对聚乳酸进行增韧改性，但断裂伸长率最多只提高到35％。CN103483788A中利用乙烯-醋酸乙烯值共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯对聚乳酸进行结晶调控和增韧改性，虽然断裂伸长率和缺口冲击强度提高很多，但改性后聚乳酸的拉伸强度下降近40％。CN101168617A中利用间苯二甲酸、己二胺、1,4-丁二醇等作为第三单体对PET进行共聚改性获得的共聚酯对聚乳酸进行增韧改性，虽然改性后的聚乳酸拉伸强度降低较少，但是冲击强度和断裂伸长率提高不大。CN104817834A中利用超细碳酸钙和低温增韧剂对聚乳酸进行改性，虽然改性后的聚乳酸拉伸强度降低较少，但是其熔体流动速率变差，降低了聚合物的加工性能。另外，现有的改性聚乳酸材料在不添加珠光粉等材料的情况下，还大多不具表面反光性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种高反光高韧性生物基聚酯改性聚乳酸树脂及其制备方法与加工成型方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供的一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂包括如下组分：聚乳酸67～95wt％，聚呋喃二甲酸丁二醇酯4～30wt％，抗氧剂0.5～1wt％，以及助剂0.5～2wt％。本专利技术的实施例提供了一种制备所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂的方法，其包括：按照所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂的组成配制原料；以及，将聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯充分干燥后，再与抗氧剂及助剂在175～200℃密炼共混。本专利技术实施例提供的一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂主要由干燥的聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯与抗氧剂及助剂在温度为175～200℃的条件下密炼共混形成；并且所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂的组分与前述的任一种本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂的组分相同。本专利技术实施例提供的一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂主要由干燥的聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯与抗氧剂及助剂混合后经双螺杆挤出机挤出造粒形成，所述双螺杆挤出机的加工条件包括：一区温度为150～170℃，二区温度为170～200℃，三区温度为175～200℃，四区温度为175～200℃，机头温度为175～195℃，主机转速为40～100rpm；并且所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂的组分与前述的任一种本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂的组分相同。本专利技术实施例提供的生物基聚酯改性聚乳酸树脂的拉伸强度≥60MPa，断裂伸长率在180～240％，并且所述聚乳酸改性树脂不含珠光粉而表面具有珠光色反光。本专利技术实施例还提供了前述生物基聚酯改性聚乳酸树脂的成型方法。例如，本专利技术实施例提供了一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂的热压成型方法，其包括：取前述的本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂在180～200℃预热3～6min，之后在10～18MPa的压力下热压2～4min，获得热压成型体，例如聚乳酸改性树脂板材。例如，本专利技术实施例提供了一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂的注塑成型方法，其包括：取前述的本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂注塑成型，且注塑成型采用的条件包括：注塑温度为150℃～200℃，模具温度为40～60℃，注射压力为60～90MPa。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：(1)本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂中采用的聚呋喃二甲酸丁二醇酯与聚乳酸均为全生物基材料，可来源于植物等，不依赖化石能源，具有良好的生态友好性；(2)本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂具有高反光、高韧性等优点，例如其拉伸断裂伸长率达240％时，拉伸模量仅下降25％、拉伸强度仅下降16％；(3)本专利技术生物基聚酯改性聚乳酸树脂在不添加任何珠光粉的条件下，其表面就具有很高的珠光色反光。具体实施方式本专利技术的一个方面提供了一种高反光高韧性聚乳酸改性树脂(即生物基聚酯改性聚乳酸树脂，或简称聚乳酸改性树脂，或简称PLA改性树脂)，其包含按照wt％计算的如下组分：作为优选的，所述聚乳酸为挤出级聚乳酸，其熔点在155～170℃，例如可选用NatureWorks公司的IngeoTMBiopolmer4032D牌号产品。作为优选的，所述聚呋喃二甲酸丁二醇酯为含有呋喃环二甲酸和丁二醇结构的生物基聚酯，其特性粘度在0.8～1.2之间，尤其优选为1.0左右；进一步优选的，所述呋喃环二甲酸和丁二醇结构的摩尔比为1:1～4，尤其优选为1：3左右。作为优选的，所述抗氧剂可选自酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类氧化剂中的一种或几种，其均可以选自业界所知的合适类型。较为具体的，受阻酚类抗氧剂如瑞士Ciba公司抗氧剂1010、1076、1330。亚磷酸酯类抗氧剂如瑞士Ciba公司抗氧剂168、Irgafos12；Clariant公司的PEPQ。含硫类抗氧剂瑞士Ciba公司DLTP、DSTP。进一步的，所述助剂可包括但不限于润滑剂、热稳定剂、紫外光吸收剂中的一种或几种，其均可以选自业界所知的合适类型。更为具体的，润滑剂如意大利FACI公司的PETS-3、PETS-4；紫外光吸收剂如南京米兰化工有限公司UV-531或UV-326。进一步优选的，例如润滑剂为PETS-3，紫外光吸收剂为UV-531。本专利技术的另一方面提供了一种制备所述高反光高韧性聚乳酸改性树脂的制备方法，包括：将聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯在80～100℃下充分干燥，将干燥后的聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯、抗氧剂和助剂在175～200℃，30～70转/分，4～8分钟的条件下进行密炼共混。作为优选的，还可以将前述密炼共混的产物置入模具中，在190～200℃下预热3～6分钟，例如5分钟，在12～16MPa压力下热压2～4分钟，例如3分钟后即可得热压成型体，例如高反光高韧性聚乳酸改性树脂板材。作为优选的，还可以将充分干燥的聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯、抗氧剂和助剂混合后经双螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂，其特征在于包括如下组分：聚乳酸67～95wt％，聚呋喃二甲酸丁二醇酯4～30wt％，抗氧剂0.5～1wt％，以及助剂0.5～2wt％。

【技术特征摘要】
1.一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂产品的制备方法，其特征在于包括：将聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯充分干燥后，再与抗氧剂及助剂在175～200℃密炼共混制得生物基聚酯改性聚乳酸树脂，或者，将干燥的聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯与抗氧剂及助剂混合后以双螺杆挤出机挤出造粒制得生物基聚酯改性聚乳酸树脂，所述双螺杆挤出机的加工条件包括：一区温度为150～170℃，二区温度为170～200℃，三区温度为175～200℃，四区温度为175～200℃，机头温度为175～195℃，主机转速为40～100rpm，所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂包括聚乳酸67～95wt％，聚呋喃二甲酸丁二醇酯4～30wt％，抗氧剂0.5～1wt％以及助剂0.5～2wt％；将所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂在180～200℃预热3～6min，之后在10～18MPa的压力下热压2～4min，所获的热压成型体即为所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂产品；按照国标GB/T1040-2006进行测试，拉伸速度为20mm/min，所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂产品的拉伸强度≥60MPa，断裂伸长率在180～240％，同时所述生物基聚酯改性聚乳酸树脂产品不含珠光粉而表面具有珠光色反光。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：将聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯在80～100℃充分干燥，之后与抗氧剂及助剂在温度为175～200℃，搅拌速度为30～70转/分的条件下密炼共混4～8分钟。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸采用熔点为150～180℃的挤出级聚乳酸，重均分子量在4万～15万。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚呋喃二甲酸丁二醇酯选自含有呋喃环二酸和丁二醇结构的生物基聚酯，且所述生物基聚酯的特性粘度为0.8～1.2。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述呋喃环二酸和丁二醇结构的摩尔比为1：1～4。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂包括酚类、亚磷酸酯类、含硫酯类抗氧剂中的任意一种或两种以上的组合。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述助剂包括润滑剂、热稳定剂、紫外光吸收剂中的任意一种或两种以上的组合。8.一种生物基聚酯改性聚乳酸树脂产品的制备方法，其特征在于包括：将聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯充分干燥后，再与抗氧剂及助剂在175～200℃密炼共混制得生物基聚酯改性聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙昱，张俊午，张若愚，李经纬，刘伟，朱锦，徐伟，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33