一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸及其制备方法和应用，涉及可生物降解包装材料技术领域。本发明专利技术通过控制改性聚乳酸制品成型过程的相对面的温度差，再配合成核剂和增韧剂的使用，能够制备得到具有梯度结晶度的改性聚乳酸。本发明专利技术制备的具有梯度结晶度的改性聚乳酸可以克服低结晶度聚乳酸耐热性能差和高结晶度聚乳酸脆性大的缺陷，大大拓宽了聚乳酸材料的应用范围。乳酸材料的应用范围。乳酸材料的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及可生物降解包装材料
，具体涉及一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚乳酸具有完全生物降解的特点，越来越受到人们的重视，被认为是一种可替代传统不可降解高分子材料最具潜力的材料之一。但是，聚乳酸与传统不可降解高分子材料相比，性能差距较大，限制了聚乳酸材料的使用。为了拓宽聚乳酸的使用范围，需要对聚乳酸进行改性。
[0003]聚乳酸是半结晶材料，但是结晶速度低，为了提高其耐热性能，有必要提高其结晶度，提高聚乳酸结晶度主要方法有添加成核剂、提高成型温度和成型时间。但是，聚乳酸结晶度提高往往会牺牲其仅存的一点韧性，使材料脆性进一步增大，现有技术难以克服低结晶度聚乳酸耐热性能差和高结晶度聚乳酸脆性大的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸及其制备方法和应用，本专利技术制备的改性聚乳酸具有梯度结晶度，可以克服低结晶度聚乳酸耐热性能差和高结晶度聚乳酸脆性大的缺陷，大大拓宽了聚乳酸材料的应用范围。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将聚乳酸、增韧剂和成核剂预混，得到混合料；
[0008]将所述混合料进行熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乳酸功能切片；
[0009]将所述改性聚乳酸功能切片进行熔融塑化并注塑成型，得到具有梯度结晶度的改性聚乳酸；所述注塑成型过程中，改性聚乳酸的相对面存在温度差。
[0010]优选地，所述聚乳酸为左旋聚乳酸。
[0011]优选地，所述聚乳酸、增韧剂和成核剂的质量比为(35～95)：(5～65)：(0.05～5)。
[0012]优选地，所述增韧剂包括聚己内酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和天然橡胶中的至少一种。
[0013]优选地，所述成核剂包括柠檬酸金属盐类成核剂、硬酯酸金属盐类成核剂和稀土金属氧化物中的至少一种。
[0014]优选地，所述改性聚乳酸的制备原料还包括功能性助剂；所述功能型助剂包括老化剂、抗氧剂、导热剂和导电剂中的一种或几种。
[0015]优选地，所述注塑成型在模具中进行；所述模具包括阴模和阳模；所述阴模和阳模的温度分别可控。
[0016]优选地，所述改性聚乳酸在注塑成型过程中相对面的温度差为10～140℃。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的具有梯度结晶度的改性聚
乳酸，所述改性聚乳酸由相对面的一面到另一面具有梯度结晶度。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述具有梯度结晶度的改性聚乳酸在包装材料和餐具中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸的制备方法，本专利技术通过控制改性聚乳酸注塑成型过程中的相对面的温度差，再配合成核剂和增韧剂的使用，能够制备得到具有梯度结晶度的改性聚乳酸。本专利技术制备的改性聚乳酸可以克服低结晶度聚乳酸耐热性能差和高结晶度聚乳酸脆性大的缺陷，大大拓宽了聚乳酸材料的应用范围。
附图说明
[0020]图1为实施例中注塑成型的示意图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将聚乳酸、增韧剂和成核剂预混，得到混合料；
[0023]将所述混合料进行熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乳酸功能切片；
[0024]将所述改性聚乳酸功能切片进行熔融塑化并注塑成型，得到具有梯度结晶度的改性聚乳酸；所述注塑成型过程中，改性聚乳酸的相对面存在温度差。
[0025]在本专利技术中，若没有特殊要求，所用制备原料均为本领域技术人员所熟知的市售商品。
[0026]本专利技术将聚乳酸、增韧剂和成核剂预混，得到混合料。在本专利技术中，所述聚乳酸优选为左旋聚乳酸(PLLA)。在本专利技术中，所述增韧剂优选包括聚己内酯(PCL)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和天然橡胶(ER)中的至少一种。在本专利技术中，所述成核剂优选包括柠檬酸金属盐类成核剂、硬酯酸金属盐类成核剂和稀土金属氧化物中的至少一种。本专利技术中，所述柠檬酸金属盐类成核剂优选包括柠檬酸锌、柠檬酸金、柠檬酸铈、柠檬酸镧、柠檬酸钙或柠檬酸钠；所述硬酯酸金属盐类成核剂优选包括硬酯酸锌、硬酯酸金、硬酯酸铈、硬酯酸镧、硬酯酸钙或硬酯酸钠；所述稀土金属氧化物优选包括氧化锌、氧化金、氧化铈、氧化镧、氧化钙或氧化钠。
[0027]在本专利技术中，所述聚乳酸、增韧剂和成核剂的质量比优选为(35～95)：(5～65)：(0.05～5)，更优选为(50～85)：(15～50)：(0.2～2)，进一步优选为(60～80)：(20～40)：(0.5～1.5)。
[0028]在本专利技术中，所述改性聚乳酸的制备原料优选还包括功能性助剂；所述功能性助剂优选包括老化剂、抗氧剂、导热剂和导电剂中的一种或几种。在本专利技术中，当所述改性聚乳酸功能切片的制备原料包括功能性助剂时，优选将所述聚乳酸、增韧剂、成核剂和功能性助剂混合，得到混合料。在本专利技术中，所述功能性助剂占混合料的质量分数优选为0～5％，更优选为1～3％。
[0029]得到混合料后，本专利技术将所述混合料进行熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乳酸功能切片。在本专利技术中，所述熔融共混优选在双螺杆挤出机中进行。在本专利技术中，所述熔融共混的温度优选为160～210℃，更优选为170～185℃；时间优选为1～6min，更优选为3～4min。
[0030]得到改性聚乳酸功能切片后，本专利技术将所述改性聚乳酸功能切片进行熔融塑化并注塑成型，得到具有梯度结晶度的改性聚乳酸。在本专利技术中，所述熔融塑化的温度优选为160～210℃，更优选为170～185℃；时间优选为1～4min，更优选为2～3min。
[0031]在本专利技术中，所述注塑成型过程中，改性聚乳酸的相对面存在温度差。在本专利技术中，所述温度差优选为10～140℃，更优选为40～125℃。在本专利技术中，所述相对面中温度较低的一面的温度优选为0～60℃，更优选为5～40℃，进一步优选为10～30℃；所述相对面中温度较高的一面的温度优选为70～140℃，更优选为80～130℃，进一步优选为90～115℃。在本专利技术中，所述注塑成型的时间优选为1～120min，更优选为5～90min，进一步优选为15～60min。
[0032]本专利技术在所述制品成型过程中，因改性聚乳酸相对的两面存在温度差，而聚乳酸结晶速率低，其结晶度的提高很大程度上依赖于成型温度和时间，这样，温度较低的成型面聚乳酸冷却速度较快，结晶度低，而温度较高的成型面聚乳酸冷却速度较慢聚乳酸有充分的时间进行结晶，结晶度较高，从而可制得具有梯度结晶度的改性聚乳酸。
[0033]在本专利技术中，所述注塑成型优选在模具中进行；所述模具优选包括阴模和阳模；所述阴模和阳模的温度分别可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度结晶度的改性聚乳酸的制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸、增韧剂和成核剂预混，得到混合料；将所述混合料进行熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乳酸功能切片；将所述改性聚乳酸功能切片进行熔融塑化并注塑成型，得到具有梯度结晶度的改性聚乳酸；所述注塑成型过程中，改性聚乳酸的相对面存在温度差。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸为左旋聚乳酸。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸、增韧剂和成核剂的质量比为(35～95)：(5～65)：(0.05～5)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增韧剂包括聚己内酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和天然橡胶中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述成核剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴银财，刘跃军，陈丽莉，郝喜海，甘典松，李儒剑，李德水，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：