一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料及其制备方法。该复合发泡阻燃材料按重量百分比为：PLA/PBAT/热塑性淀粉基体74%

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子
，具体涉及一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]石化资源日益枯萎的今天，研发应用一种可再生、可生物降解的环境友好型的热塑型高分子材料具有广泛的应用前景。聚乳酸（PLA）具有可再生和生物降解两大特性，是代替传统石油基材料最为理想的“绿色”材料，使用后可被自然界中微生物完全降解，其机械性能和物理性能良好，接近聚苯乙烯(PS)塑料，但是PLA质地脆，抗冲击性差，热学性能不稳定，熔体强度差，价格高，易燃。在发泡过程中熔体难以支撑泡孔的生长，发生并泡、破裂、塌陷等缺陷。且生物降解材料在使用过程中因容易降解会造成性能降低，减少材料的使用年限。作为一种新型塑料，价格高、质脆成为限制PLA在上述应用领域大规模替代聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及PS等石油基材料的关键因素。
[0003]此外，PLA的阻燃性能较差，燃烧过程中易出现熔滴现象，需要加入阻燃剂来提高PLA的阻燃性能，但是阻燃剂作为填料添加到聚合物基体中，会导致与有机聚合物分散性和相容性变的很差，很容易团聚，从而影响聚合物的机械性能。
[0004]淀粉对于可降解材料如PLA是一种低成本可降解的填料。然而，淀粉与PLA热力学上不相容，需要对淀粉进行改性来增加二者相容性。通常为加入多元醇类增塑剂进行改性，但是多元醇在PLA基体中会导致PLA的降解以及迁移到材料表面，导致材料性能下降。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术提出一种聚乳酸/PBAT/淀粉复合发泡阻燃材料及其制备方法，其目的在于解决PLA在发泡成型过程中并泡、破裂、泡孔分布不均等泡孔形貌的缺陷，聚乳酸、淀粉和PBAT为不相容体系，三者共混难以分散均匀，等导致的拉伸强度差；聚乳酸易受环境影响，降解速率慢等问题。
[0006]技术方案：一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，该复合发泡阻燃材料按重量百分比为：PLA/PBAT/热塑性淀粉基体
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74%
‑
95%，阻燃剂
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3%
‑
16%，增容剂
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1%
‑
5%，发泡剂
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1%
‑
5%；其中所述PLA/PBAT/热塑性淀粉基体按重量份为：PLA
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55
‑
80份，PBAT
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23份，
热塑性淀粉
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12
‑
22份。
[0007]所述热塑性淀粉是淀粉经增塑剂塑化改性所得。
[0008]所述增塑剂为多元醇类、酰胺类、油脂类的至少一种。
[0009]所述增容剂为聚乙二醇、ADR扩链剂、过氧化二异丙苯的至少一种。
[0010]所述阻燃剂为膨胀型阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂的至少一种。
[0011]所述发泡剂为有机发泡剂、无机发泡剂、物理发泡剂的至少一种。
[0012]一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将PLA、PBAT与淀粉放入80
‑
100℃真空干燥中，静置8
‑
12h；称取20
‑
30份淀粉、5
‑
10份的增塑剂置于100
‑
170℃的密炼机中，转速为50
‑
80r/min搅拌10
‑
15min，反应结束后的产物进行研磨，最终得到热塑性淀粉；（2）称取74
‑
95 wt%重量的PLA/PBAT/热塑性淀粉聚合物基体，其中聚合物基体组成为热塑性淀粉12
‑
22份、干燥的PLA 55
‑
80份、PBAT 8
‑
23份，再称取1
‑
5 wt%重量的增容剂、以及3
‑
16wt%重量的阻燃剂加入160
‑
180℃密炼机中，转速为50
‑
80r/min搅拌10
‑
15min，搅拌至均匀后，对产物进行研磨，得到小粒径的PLA/PP/淀粉复合材料；（3）将95
‑
99wt%PLA/PP/淀粉复合材料和1
‑
5wt%化学发泡剂混合均匀后，通过成型方法制得聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料。
[0013]成型方法包括注塑、挤出和模压塑料。
[0014]成型方法为模压塑料时，在平板硫化机进行模压发泡制的聚乳酸/PBAT/淀粉复合发泡阻燃材料，其中模压温度为180
‑
200℃，压强为5
‑
8MPa。
[0015]优点及效果：本专利技术制得PLA/PBAT/热塑性淀粉复合阻燃发泡材料具有较好的机械性能，成本较低、高阻燃性能，可使复合阻燃发泡材料极限氧指数最高可达35.2%。可直接采用模压发泡成型工艺获得可降解高阻燃性能发泡材料，该成型工艺简单，产品设计自由度高，便于工业化应用，实现大批量生产。
附图说明
[0016]图1为PLA/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料的力学性能图；图2为PLA/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料的燃烧现象图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：本专利技术解决PLA在发泡成型过程中并泡、破裂、泡孔分布不均等泡孔形貌的缺陷；聚乳酸、淀粉和PBAT为不相容体系，三者共混难以分散均匀。聚乳酸易受环境影响，降解速率慢。
[0018]目前，对于发泡阻燃材料的制备，基体树脂绝大部分采用不降解的PP或者PE或者生产成本的高的PLA等降解材料；存在的问题是需要考虑基体树脂的选用、发泡阻燃材料的制备成本、聚合物的相容性，阻燃剂的选用，从而制备多功能且性能好的发泡阻燃材料。
[0019]本专利技术利用淀粉来源广泛且价格低廉，PLA与淀粉共混可以降低PLA基塑料制品的生产成本。通过多元醇类和/或酰胺类、油脂类的增塑剂破坏淀粉分子间的氢键，提高分子
链的移动性，降低淀粉分子链间的缠结能力、结晶度和玻璃化转变温度，从而形成热塑性淀粉，将淀粉由亲水性变成疏水性，降低界面黏结力，改善PLA/淀粉复合材料两相的相容性，增强PLA与淀粉的结合力。从而避免多元醇在PLA基体中导致PLA的降解以及迁移到材料表面，导致材料性能下降的问题。
[0020]对于PLA的质地脆，本专利技术与PBAT材料共混后，即可以保证材料的生物降解性，对环境没有污染危害，又可以提高PLA材料的韧性，使其具有较好的机械性能，较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，其特征在于：该复合发泡阻燃材料按重量百分比为：PLA/PBAT/热塑性淀粉基体
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74%
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95%，阻燃剂
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3%
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16%，增容剂
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5%，发泡剂
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5%；其中所述PLA/PBAT/热塑性淀粉基体按重量份为：PLA
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80份，PBAT
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23份，热塑性淀粉
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12
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22份。2.根据权利要求1所述的聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，其特征在于：所述热塑性淀粉是淀粉经增塑剂塑化改性所得。3.根据权利要求2所述的聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，其特征在于：所述增塑剂为多元醇类、酰胺类、油脂类的至少一种。4.根据权利要求1所述的聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，其特征在于：所述增容剂为聚乙二醇、ADR扩链剂、过氧化二异丙苯的至少一种。5.根据权利要求1所述的聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，其特征在于：所述阻燃剂为膨胀型阻燃剂、金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂的至少一种。6.根据权利要求1所述的聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材料，其特征在于：所述发泡剂为有机发泡剂、无机发泡剂、物理发泡剂的至少一种。7.一种如权利要求1所述的聚乳酸/PBAT/热塑性淀粉复合发泡阻燃材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤红，陈立鑫，肖春阳，笪伟，王哲，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：