一种聚乳酸复合材料及制品的制备方法技术

一种聚乳酸复合材料及制品的制备方法。本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，公开一种聚乳酸复合材料，按重量份计，包括聚乳酸50～90份、玻璃微珠5～25份、淀粉5～25份、甘油1～6份、着色剂2～5份和抗氧化剂1～3份。本发明专利技术提供的聚乳酸复合材料，可以显著提高耐热性和力学性能。本发明专利技术还公开一种聚乳酸复合材料的制品的制备方法，包括：S1.将聚乳酸、淀粉、玻璃微珠和甘油加入搅拌釜内，并搅拌至混合均匀；S2.将步骤S1得到的产物加入挤出机中，进行挤出和造粒；S3.将步骤S2得到的产物加入模具的温度可调节的注塑机中，进行注塑，且保压时模具的温度先升高后降低，以对制品进行退火处理。本发明专利技术提供的聚乳酸复合材料的制品的制备方法，在注塑模具内即可对制品进行退火处理。

A preparation method of polylactic acid composite and its products

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸复合材料及制品的制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种聚乳酸复合材料及制品的制备方法。
技术介绍
聚乳酸是一种以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。由于聚乳酸的生产过程无污染，而且可以生物降解，所以在注塑等领域中得到了广泛的应用。但是，现有聚乳酸的耐热性、力学性能和成型性等较差。另外，现有的聚乳酸制品在成型出模后，通常需要放入专门的退火设备中进行退火处理，而此种退火方式不仅需要增加设备成本，而且生产步骤复杂，生产效率低。因此，亟需一种新型的聚乳酸材料以及聚乳酸制品的制备方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
基于以上所述，本专利技术的目的在于提供一种聚乳酸复合材料及制品的制备方法，以解决现有技术中存在的耐热性和力学性能较差以及制品的生产步骤复杂等的技术问题。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种聚乳酸复合材料，所述聚乳酸复合材料按重量份计，包括以下组分：在本专利技术中，通过向聚乳酸中加入适量的玻璃微珠、淀粉和甘油，各组分相互配合发挥作用，显著提高了聚乳酸复合材料的耐热性、力学性能和成型性，且降低了生产成本。在本专利技术中，所述聚乳酸的重量份为50～80份，例如可以是50份、55份、60份、65份、70份、75份或80份等。进一步地，所述玻璃微珠的重量份为5～25份，例如可以是5份、8份、10份、12份、15份、17份、19份、21份、23份或25份等。进一步地，所述淀粉的重量份为5～25份，例如可以是5份、7份、9份、11份、13份、15份、17份、19份、20份、22份或25份等。进一步地，所述甘油的重量份为1～6份，例如可以是1份、2份、3份、4份、5份或6份等。进一步地，所述着色剂的重量份为2～5份，例如可以是2份、3份、4份或5份等。利用着色剂可以调节聚乳酸复合材料的颜色，从而满足对颜色的需求。着色剂可为钛白粉或珠光粉等。进一步地，所述抗氧化剂的重量份为1～3份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份或3份等。加入抗氧化剂可以防止加工过程中温度过高而导致氧化现象发生。进一步地，所述聚乳酸的重均分子量为40000～300000，例如可以是60000、90000、100000、150000、200000、250000或300000等。进一步地，所述玻璃微珠的直径范围为1μm～15μm。例如可以是1μm、3μm、5μm、9μm、11μm或15μm等。进一步地，所述淀粉与所述甘油的质量比的范围为5∶1～2∶1，例如可以是5∶1、4∶1、3∶1或2∶1等。一种如上所述的聚乳酸复合材料的制品的制备方法，包括以下步骤：S1.将聚乳酸、淀粉、玻璃微珠、甘油、着色剂和抗氧化剂加入搅拌釜内，并搅拌至混合均匀；S2.将步骤S1得到的产物加入挤出机中，进行挤出和造粒；S3.将步骤S2得到的产物加入模具的温度可调节的注塑机中，进行注塑，以获得所述聚乳酸复合材料的制品，且保压时所述模具的温度先升高后降低，以对所述聚乳酸复合材料的制品进行退火处理。本专利技术提供的聚乳酸复合材料的制品的制备方法，在保压初期时将模具的温度升高，相当于在注塑模具内对聚乳酸复合材料的制品进行了退火处理，不仅进一步提高了制品的耐热性和力学性能，而且无需再使用专门的退火设备进行退火处理。退火完成后，再将模具的温度快速降低，可以加快制品的冷却速度，缩短注塑成型周期。进一步地，在步骤S3中，注塑时所述模具的温度为60℃～100℃，保压时所述模具的温度先升高至110℃～130℃，然后再降低至50℃～60℃。例如注塑时所述模具的温度可以为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等。保压时所述模具的温度可以先升高至110℃、115℃、120℃、125℃或130℃等，然后可以再降低至50℃、55℃或60℃等。进一步地，在步骤S3中，保压时间为60s～90s，例如可以为60s、65s、70s、75s、80s、85s或90s等。进一步地，在步骤S3中，注塑温度为180℃～210℃，注射压力为35MPa～50MPa，保压压力为25MPa～40MPa。例如注塑温度可以为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃或210℃。在本专利技术中，注塑机由进料端到出料端包括五个温区。优选地，五个温区的温度依次为190℃、200℃、200℃、190℃、185℃。注射压力可以为35MPa、40MPa、45MPa或50MPa等。保压压力可以为25MPa、30MPa、35MPa或40MPa等。进一步地，在步骤S1中，搅拌时所述搅拌釜内的温度为80℃。优选地搅拌时间为0.5h。进一步地，在步骤S1中，在搅拌至混合均匀之后还包括：将所述搅拌釜内的温度保持在80℃，以在所述搅拌釜内对混合后得到的产物进行干燥。利用搅拌釜直接对混合后得到的产物进行干燥，无需再使用专门的干燥设备，进一步降低了设备的成本，而且简化了操作步骤，提高了生产效率。优选地，干燥时间为4h。进一步地，在步骤S2中，挤出时的挤出温度为160℃～180℃，螺杆转速为40r/min～100r/min，喂料速度为2r/min～5r/min。例如挤出温度可以为160℃、165℃、170℃、175℃或180℃等。在本专利技术中，挤出机为双螺杆挤出机。挤出机由进料端到出料端包括五个温区。优选地，五个温区的温度依次为160℃、180℃、180℃、180℃、180℃。螺杆转速可以为40r/min、50r/min、60r/min、70r/min、80r/min、90r/min或100r/min等。喂料速度可以为2r/min、3r/min、4r/min或5r/min等。进一步地，在步骤S2中，在挤出和造粒之后还包括：对造粒得到的颗粒进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为4h。本专利技术的有益效果为：通过向聚乳酸中加入适量的玻璃微珠、淀粉和甘油等，各组分相互配合发挥作用，显著提高了聚乳酸复合材料的耐热性、力学性能和成型性，且降低了生产成本。由于玻璃微珠分散在聚乳酸材料中，并且由于甘油的存在，玻璃微珠、淀粉和聚乳酸之间的相互作用加强，玻璃微珠在与聚乳酸复合材料的缠结体系中充当物理交联点的作用，形成了有机-无机材料的缠结网络，能有效限制聚乳酸大分子的热运动，阻止了聚乳酸复合材料的塑性变形，从而提高了聚乳酸复合材料的维卡软化温度。同时，适量的玻璃微珠能够起到异相成核作用，一定程度上增加了聚乳酸的结晶度，提高了其耐热能力和维卡热变形温度。此外，由于玻璃微珠具有较低的导热系数和较高的比热容使得它在升温过程中充当保温材料的角色，吸收了大量的热量，也能提高聚乳酸的维卡软化温度。同时，由于淀粉在聚乳酸中的分散性差，且不易与聚乳酸进行结合，而通过添加甘油可以使淀粉更好地分散在聚乳酸中，提高两者之间的相容性，增加两者之间的界面结合力，从而提高聚乳酸复合材料的力学性能。另外，由于玻璃微珠良好的分散性能，可以使聚乳酸复合材料的制品更容易成型和脱模，提高成型质量和成型效率。进一步地，玻璃微珠和淀粉的加入可以减少聚乳酸的使用量，大大降低了生产成本。并且由于玻璃微珠、淀粉和甘油均属于可降解且无毒的材料，因此不会影响聚乳酸的环境友好性。本专利技术提供的聚乳酸复合材料的制品的制备方法，通过利用温度可调节的模具，在注塑完成后，保压时使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乳酸复合材料，其特征在于，所述聚乳酸复合材料按重量份计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸复合材料，其特征在于，所述聚乳酸复合材料按重量份计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的聚乳酸复合材料，其特征在于，所述聚乳酸的重均分子量为40000～300000。3.根据权利要求1所述的聚乳酸复合材料，其特征在于，所述淀粉与所述甘油的质量比的范围为5∶1～2∶1。4.一种如权利要求1～3任一项所述的聚乳酸复合材料的制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将聚乳酸、淀粉、玻璃微珠、甘油、着色剂和抗氧化剂加入搅拌釜内，并搅拌至混合均匀；S2.将步骤S1得到的产物加入挤出机中，进行挤出和造粒；S3.将步骤S2得到的产物加入模具的温度可调节的注塑机中，进行注塑，以获得所述聚乳酸复合材料的制品，且保压时所述模具的温度先升高后降低，以对所述聚乳酸复合材料的制品进行退火处理。5.根据权利要求4所述的聚乳酸复合材料的制品的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，注塑时所述模具的温度为60℃～100℃，保压时所述模具的温度先升高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李潘俊璟，李熹平，李一鹏，杨文杰，张敏，陈光逸，宫宁宁，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33