一种耐热聚乳酸发泡热成型体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐热聚乳酸发泡热成型体，所述耐热聚乳酸发泡热成型体，聚乳酸树脂所占重量比为95~99%，成核剂所占重量比为0.5~4.5%，其它助剂所占重量比为0.5~4.5%；本发明专利技术还提供上述发泡热成型体的制备方法，通过选取聚乳酸树脂的结晶特性、控制发泡片的加热温度时间，来控制其热成型时的拉伸性能和结晶速度相对平衡，在最适宜聚乳酸结晶的温度范围内进行热模成型，使聚乳酸短时间内充分结晶。本发明专利技术制备的聚乳酸发泡热成型体，成型周期短，脱模顺利，无变形；表面光滑，壁厚均匀。本发明专利技术制备的聚乳酸发泡热成型体结晶度达到40%~50%，耐热温度达120℃以上，1.5kg载荷变形率＜2%。

A heat-resistant polylactic acid foaming thermoforming body and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐热聚乳酸发泡热成型体及其制备方法
本专利技术涉及耐热型的聚乳酸发泡热成型体及其制备方法，属于聚乳酸

技术介绍
聚乳酸是一种生物基来源、绿色降解材料，具有良好的食品接触安全性能、机械性能以及加工性能，作为一次性包装，如食品托盘、餐盒、化妆品及电子产品包装使用，具有及其广泛的应用前景。然而，普通聚乳酸耐温性不佳，限制了其应用范围。要解决聚乳酸耐热产品，通常需要退火结晶的方式，但是因为加工周期大幅延长，降低了效率，导致产品单价更高。注塑类聚乳酸产品可以通过添加成核剂及大量无机填料来降低其收缩率，冷模注塑后，采取烘箱或蒸箱加热的方式使产品退火结晶，从而提高耐热性，如专利CN201510670959.0及CN108424627A所涉及的方法。但热成型制品因产品壁薄，生产周期短，工艺因受烘烤时间与成型时间配合等条件限制，更难获得耐热型聚乳酸制品。专利CN105916925A公布了一种聚乳酸发泡成型体的制备方法，主要是通过电子束辐照交联的方式来产品的耐热性能，但电子束辐射危险性大，投入高，且会造成材料强度变差。专利CN101153088A公开了一种聚乳酸发泡体热成型方法，采取热模结晶的方法提高聚乳酸结晶度，从而提高制品的耐热温度。通过设定模具温差以及延迟脱模的方法改善产品难脱模的问题。但这种方法成型及脱模时间较长，超过20秒，生产效率低，不适合批量生产；此外，一面模具温度较低而另外一面模具温度较高，导致产品内外面温差大、结晶度差别较多，极易造成产品表面收缩不均匀，产生凹凸感。专利CN102615814A公布的热模成型法，最终产品结晶度只能到20-30%，耐热温度不够高，虽然模具表面喷涂特氟龙，但实质上并不能解决脱模变形问题。CN102476444A虽然对聚乳酸胶片结晶度、胶片温度及表面温度都作了详细规定，但在聚乳酸中添加了15wt%-25wt%，熔点仅为120℃的软质剂，一方面，必然会降低聚乳酸结晶速率，另一方面，最终得到的产品耐热温度有限，而当耐热温度低于模具温度时，则不可能实现顺利脱模。综上所述，以上专利虽然都采用了热模成型方法，但关于片材温度、模具温度、产品耐热温度等几个温度的关系，似乎都未明确更具体的范围，最终的产品其实都未达到较高的结晶度及耐热温度。综上所述，现有技术制备的聚乳酸发泡成型体，存在以下不足：无法实现在缩短对模时间的同时，提高产品的机械强度、耐温性能和结晶度。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种耐热聚乳酸发泡热成型体及其制备方法，实现以下专利技术目的：（1）具有较高的机械强度；（2）脱模顺利，无变形；表面光滑，壁厚均匀；（3）聚乳酸发泡热成型体耐热达120℃以上；（4）缩短对模时间的同时提高结晶度达到40%~50%。为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种耐热聚乳酸发泡热成型体，由结晶性聚乳酸树脂发泡片经过热成型制得；所述耐热聚乳酸发泡热成型体，聚乳酸树脂所占重量比为95~99%，成核剂所占重量比为0.5~4.5%，其它助剂所占重量比为0.5~4.5%，所述聚乳酸树脂，其光学纯度为97~99.9%；所述耐热聚乳酸发泡热成型体，结晶度达到40~50%。优选为：所述耐热聚乳酸发泡热成型体，聚乳酸树脂所占重量比为95~99%，成核剂所占重量比为0.5~4.5%；交联剂重量比0.1~1%，增塑剂重量比0~3%，增韧剂0~3%，泡孔保护剂0~3%。进一步优选为：所述耐热聚乳酸发泡热成型体，聚乳酸树脂所占重量比为95~99%，成核剂所占重量比为0.5-4%；交联剂重量比0-1%，增塑剂重量比0-1%，泡孔保护剂0-2%。所述的成核剂为滑石粉、黏土、云母、二氧化硅、蒙脱土、碳酸钙、硫酸钙晶须、纳米纤维素、右旋聚乳酸、脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐和木质酸及其衍生物类、苯甲酸钠和双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝等中的一种或多种；所述的成核剂优选为环己基苯三羧酰胺、滑石粉、有机磷酸盐中的一种或多种；所述交联剂优选为过氧化二异丙苯(DCP)、ADR-4370S中的一种或两种；所述增塑剂，优选为乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、环氧大豆油的一种或两种；所述泡孔保护剂，优选为单甘酯。一种耐热聚乳酸发泡热成型体的制备方法，包括以下步骤：（1）制备聚乳酸发泡片先将经除湿干燥后的聚乳酸树脂、成核剂及少量其它助剂按比例混合后，通过公知的挤出发泡方法制得聚乳酸发泡片，发泡剂为物理发泡剂；经挤出发泡得到厚度为1-6mm，表观密度40-250kg/m3的聚乳酸发泡片。（2）加热通过链条固定步骤（1）得到的发泡片，将其送入加热装置加热5~15s，优选为5-10s，使发泡片的表面温度达到110~130℃，加热结束时发泡片结晶度控制在15~25%；加热时间过短或者温度未达到时，聚乳酸发泡片软化不够，结晶时间短，产品成型周期长、耐热性差；而加热时间过长时，聚乳酸结晶度过高，造成发泡片硬化，对模成型时易拉破。（3）对模成型将步骤（2）得到的发泡片，送到模具位置，采用对模成型，并辅助以真空排气；所述对模应包含一副分离可合模的上下模具，模具温度设定在聚乳酸结晶速度最快的范围,模具温度设定为100~120℃，上模与下模温度相差不超过5℃，否则易造成内外收缩不均匀，成型体表面凹凸不平；优选为上模温度比下模温度的温度低0-5℃；本专利技术所使用的上模和下模温度差异小，内外表面结晶度接近，产品表面光滑；所述对模成型，对模合模后应保持5-10s，保证成型体内聚乳酸充分结晶；结晶度达到40%~50%。（4）脱离模具对模成型后，上下模具相继移开，并辅助以压缩空气吹气，使产品脱离模具；所述上下模具相继移开的时间间隔为0.1~1s，即上模具先上移，下模具在0.1~1s间隔后下移，避免同时移开造成产品脱模变形。（5）冷却、裁断步骤（4）得到的成型体冷却、送入定位裁切装置，即得到聚乳酸发泡热成型体。所述成型体冷却方式可为自然冷却或者风冷，冷却时间≥10s，优选为10-30s；保证成型体能够充分冷却定型，不再收缩，也保证后续裁断能够准确定位。聚乳酸的光学纯度决定其结晶速度，结晶速度太快或太慢都将大幅影响生产工艺。本专利技术通过选用特定光学纯度范围的聚乳酸，并辅助以适量成核剂及助剂来调整其结晶速度，同时通过控制加热时间来控制聚乳酸发泡片的结晶度，后采取最有利于聚乳酸结晶的成型温度来达到短时间内快速结晶的目的，保证发泡成型体充分结晶，从而达到耐热、脱模不变形的目的。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：（1）本专利技术制备的聚乳酸发泡热成型体，脱模顺利，无变形；表面光滑，壁厚均匀。（2）本专利技术制备的聚乳酸发泡热成型体，1.5kg载荷变形率<2%。（3）通过选取聚乳酸树脂的结晶特性、控制发泡片的加热温度时间，来控制其热成型时的拉伸性能和结晶速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热聚乳酸发泡热成型体，其特征在于：所述耐热聚乳酸发泡热成型体，聚乳酸树脂所占重量比为95~99%，成核剂所占重量比为0.5~4.5%，其它助剂所占重量比为0.5~4.5%。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐热聚乳酸发泡热成型体，其特征在于：所述耐热聚乳酸发泡热成型体，聚乳酸树脂所占重量比为95~99%，成核剂所占重量比为0.5~4.5%，其它助剂所占重量比为0.5~4.5%。


2.根据权利要求1所述的一种耐热聚乳酸发泡热成型体，其特征在于：所述聚乳酸树脂，光学纯度为97~99.9%，所述耐热聚乳酸发泡热成型体，结晶度达到40~50%。


3.一种耐热聚乳酸发泡热成型体的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：制备聚乳酸发泡片、加热、对模成型、脱离模具、冷却。


4.根据权利要求3所述的一种耐热聚乳酸发泡热成型体的制备方法，其特征在于：所述加热，将发泡片送入...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亚男，王乐军，亓翠云，黄伟伟，刘怡宁，郑宗强，
申请(专利权)人：恒天生物基材料工程技术宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33