一种耐热性聚乳酸制品及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热性聚乳酸制品及其制备方法。本发明专利技术聚乳酸制品的原料组成为（以质量百分比计）：聚乳酸5~99.9%、生物质纤维0.0~90%、改性木质素0.1~3.0%和加工助剂0.0~3.0%；其制备方法包括以下步骤：把聚乳酸、生物质纤维、改性木质素和加工助剂混合均匀；经过双螺杆挤出机熔融挤出并造粒、烘干；通过成型设备制备制品；将制备的制品在水蒸气环境中放置一段时间后，再自然冷却，即得到耐热性聚乳酸制品。本发明专利技术工艺简单，易操作，高效益，制品原料来源广泛且可降解，成本低，可使得聚乳酸制品的耐热性能提高到100度以上。

Heat resistant polylactic acid product and preparation method thereof

The invention discloses a heat resistant polylactic acid product and a preparation method thereof. The raw material composition of the polylactic acid product of the invention is as follows: polylactic acid 5-99.9%, biomass fiber 0.0-90%, modified lignin 0.1-3.0% and processing aids 0.0-3.0%; the preparation method comprises the following steps: mixing polylactic acid, biomass fiber, modified lignin and processing aids evenly; and extruding by twin-screw extruder. Melt extrusion, pelletizing and drying of the extruder, preparation of products by molding equipment, preparation of products in the steam environment for a period of time, and then natural cooling, that is, heat-resistant polylactic acid products. The invention has the advantages of simple process, easy operation, high efficiency, wide source of raw materials, degradable and low cost, and can improve the heat resistance of the polylactic acid products to more than 100 degrees.

【技术实现步骤摘要】
一种耐热性聚乳酸制品及其制备方法
本专利技术具体涉及一种耐热性聚乳酸制品及其制备方法，属于高分子材料加工工艺领域。技术背景聚乳酸（PLA）是一种以甘蔗、玉米等可再生资源为原材料，经微生物发酵、炼制得到乳酸，通过乳酸缩聚得到的可生物降解的高分子材料，其降解的最终产物为水和二氧化碳。聚乳酸具有无色无味无毒、透明性好、良好的生物相容性、优异的力学性能等特点，被广泛应用于食品包装、医疗器械、电子领域等。聚乳酸结晶能力较差、结晶速率慢、耐热性差，而实际规模生产过程中冷却降温速率快，聚乳酸几乎没有形成结晶，这极大地影响了聚乳酸制品的耐热性能，热变形温度（HDT）约为55℃，因此聚乳酸制品难以应用在耐热要求较高的领域。为了提高聚乳酸的耐热性能，目前所采用的后处理方法主要为热空气退火。中国专利技术CN201010290969.9提供了一种高强度高耐热聚乳酸复合材料及制备方法，通过添加无机/天然纤维增强聚乳酸提高其力学性能，选用有机改性天然矿物提高聚乳酸材料结晶速率、并进行热处理和辐照交联的方法提高聚乳酸复合材料耐热性。该方法所得材料的耐热性能优良，但所采用的原料种类多且复杂，热处理时间长，且处理工艺较为复杂。中国专利技术CN201510670959.0公开了一种耐热聚乳酸复合材料及其制备方法，通过添加海藻纤维和聚乳酸成核剂提高材料的力学性能和耐热性,并在烘箱中热空气退火0.5~2小时，所采用的成核剂是酰胺或苯基磷酸盐中的一种或两种。该方法虽然改善了聚乳酸材料的耐热性，但是材料的热处理时间过长。目前聚乳酸材料通过热空气处理的方法，虽能够提高一定程度的耐热性，但是处理时间较长，增加了制品的成型周期，从而限制了聚乳酸材料制品的规模化工业生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐热性聚乳酸制品及其制备方法，采用改性木质素提高聚乳酸结晶速率，以生物质纤维作为填充剂降低制品的成本，通过水蒸气环境处理制品，大幅提高聚乳酸制品的耐热性，且周期短，易于自动化规模生产。本专利技术的技术方案是：一种耐热性聚乳酸制品，其原料包括如下按质量百分比计的成分：聚乳酸5~99.9%、生物质纤维0.0~90%、改性木质素0.1~3.0%和加工助剂0.0~3.0%。上述的耐热性聚乳酸制品的制备方法，包括以下步骤：（1）按配比计量聚乳酸、生物质纤维、改性木质素以及加工助剂，混合均匀，按质量百分比计的具体配比为：聚乳酸5~99.9%、生物质纤维0.0%~90%、改性木质素0.1~3.0%和加工助剂0.0~3.0%；（2）将步骤（1）所得混合物经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，并干燥；（3）将步骤（2）所得干燥后的材料通过成型设备加工成型制品；（4）将步骤（3）所得成型后的制品放入100~120℃的水蒸气环境中1~120秒；（5）将步骤（4）所得制品，取出自然冷却到室温，得到耐热性聚乳酸制品。进一步地，生物质纤维为甲壳素纤维、秸秆纤维、稻秆纤维、棉花纤维、木纤维和竹纤维中的一种或两种以上。进一步地，改性木质素为酸类或酸酐类改性后的木质素。进一步地，加工助剂为抗氧化剂、润滑剂、偶联剂和着色剂中的一种或两种以上（值得说明的是，此处采用常规的相应助剂即可，能够起到相应的辅助作用即可，不需要做具体要求，因此不需要进行具体限定）。进一步地，步骤（2）中，双螺杆挤出机各区温度为140~240℃，干燥温度为50~65℃，干燥时间为4~6小时。进一步地，成型设备为注射成型机、压延成型机、中空成型机、真空成型机、挤出成型机或压制成型机中的一种或两种以上。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的聚乳酸制品耐热性能良好，耐热温度能够达到100度以上，采用的生物质纤维和改性木质素为可再生、可降解的环境友好型材料，来源广泛且廉价，从而显著的降低了生产成本，且制备工艺简单，对设备要求低，易于实现工业化自动生产。此外，本专利技术在水蒸气环境中处理制品，相比热空气环境处理，传热速度较快，大幅缩短热处理时间，并可提高制品的卫生性能。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进做进一步的说明。实施例1称取聚乳酸935g、生物质纤维50g和改性木质素10g，加工助剂5g放入混合机中充分混合，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，将粒料放入65℃干燥箱干燥4小时，后通过注塑机注塑成型，将成型后的样品放入103℃水蒸气中，放置45秒，取出自然冷却，所得制品的耐热温度达到100℃。实施例2称取聚乳酸985g、生物质纤维0g和改性木质素10g放入混合机中充分混合，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，将粒料放入65℃干燥箱干燥4小时，后通过注塑机注塑成型，将成型后的样品放入110℃水蒸气中，放置60秒，取出自然冷却，所得制品的耐热达到100℃。实施例3称取聚乳酸875g、生物质纤维100g和改性木质素20g，加工助剂5g放入混合机中充分混合，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，将粒料放入65℃干燥箱干燥4小时，后通过挤出机挤出成型，将成型后的样品放入110℃水蒸气中，放置80秒，取出自然冷却，所得制品的耐热温度达到110℃。实施例4称取聚乳酸935g、生物质纤维50g和改性木质素10g，加工助剂5g放入混合机中充分混合，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，将粒料放入65℃干燥箱干燥4小时，后通过中空机成型，将成型后的样品放入103℃水蒸气中，放置50秒，取出自然冷却，所得制品的耐热温度达到100℃。实施例5称取聚乳酸835g、生物质纤维150g和改性木质素10g，加工助剂5g放入混合机中充分混合，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，将粒料放入65℃干燥箱干燥4小时，后通过压制机压制成型，将成型后的样品放入103℃水蒸气中，放置60秒，取出自然冷却，所得制品的耐热温度达到105℃。实施例6称取聚乳酸785g、生物质纤维200g和改性木质素10g，加工助剂5g放入混合机中充分混合，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，将粒料放入65℃干燥箱干燥4小时，后通过注塑机注塑成型，将成型后的样品放入103℃水蒸气中，放置80秒，取出自然冷却，所得制品的耐热温度达到115℃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热性聚乳酸制品，其特征在于，原料包括如下按质量百分比计的成分：聚乳酸5~99.9%、生物质纤维0.0~90%、改性木质素0.1~3.0%和加工助剂0.0~3.0%。

【技术特征摘要】
1.一种耐热性聚乳酸制品，其特征在于，原料包括如下按质量百分比计的成分：聚乳酸5~99.9%、生物质纤维0.0~90%、改性木质素0.1~3.0%和加工助剂0.0~3.0%。2.权利要求1所述的耐热性聚乳酸制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按配比计量聚乳酸、生物质纤维、改性木质素以及加工助剂，混合均匀，按质量百分比计的具体配比为：聚乳酸5~99.9%、生物质纤维0.0%~90%、改性木质素0.1~3.0%和加工助剂0.0~3.0%；（2）将步骤（1）所得混合物经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，并干燥；（3）将步骤（2）所得干燥后的材料通过成型设备加工成型制品；（4）将步骤（3）所得成型后的制品放入100~120℃的水蒸气环境中1~120秒；（5）将步骤（4）所得制品，取出自然冷却到室温，得到耐热性聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴文利，汤骞，粟贵萍，刘统宇，余海翔，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43