高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方法，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹脂，加入擴鏈劑提高聚乳酸的加工溫度，以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物作為相容劑，該相容劑不僅增強基體樹脂與纖維之間的結合力，而且還提高了基體樹脂與增韌劑之間的相容性，并采用一步法制備產品，即將連續(xù)的纖維通過浸漬模具完成基體樹脂對纖維的浸漬，然后在包覆模具中完成帶有抗菌劑的基體熔體在浸漬料條上的包覆，然后進行冷卻、牽引、最后通過切粒機切成所需長度，與現有的兩步法相比，這樣的方式不僅工藝簡單，而且制得的產品力學性能優(yōu)異，具有良好的抗菌效果。
【專利說明】高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料【技術領域】，尤其是一種高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合 材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 聚乳酸（PLA)是一種生物可降解聚合物，由于聚乳酸來源豐富，價格低廉，而且具 有良好的力學性能，越來越多的專家學者對聚乳酸的研究與應用非常感興趣。但在其降解 過程中會產生小分子鏈段，容易被細菌等微生物作為食物，有利于細菌等微生物的繁殖。隨 著人們健康和衛(wèi)生意識的增強，一些與人體密切接觸的聚乳酸產品被提出了抗菌的要求， 例如，醫(yī)療器件、餐具、藥盒、公交卡套、牙簽盒等。因此，聚乳酸的抗菌材料越來越受到人們 的關注。另外，聚乳酸的耐熱性較差、較脆。因此，為了滿足更高要求的使用，需要對其進行 改性。由于人們對產品質量的要求越來越高，普通的短纖維增強PLA材料的性能不能滿足 要求，長纖維增強PLA具有高強度、高模量、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能可以滿足人們對高性 能追求，在制備抗菌長纖維增強熱塑性復合材料時，傳統(tǒng)的方法為兩步法（即：首先分別制 備抗菌母粒和長纖維增強母粒，然后混合均勻進行注塑)。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料及其制備方 法，它解決了聚乳酸熱穩(wěn)定性差，高強度高模量等高性能的追求，也解決了聚乳酸抗菌性能 要求，且采用一步法制備抗菌長纖維增強PLA復合材料，，以克服現有技術的不足。
[0004] 本發(fā)明是這樣實現的：高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，按質量份數計算， 包括90-110份聚乳酸、23-37份增韌劑、40-50份纖維、6-10份相容劑、0. 8-1. 2份擴鏈劑、 0. 8-1. 2份抗氧劑、1-3份潤滑劑、0. 5-1. 5份抗菌劑以及0. 5-1. 5份納米Ag型抗菌劑。
[0005] 所述的增韌劑為TPU或PBS。
[0006] 所述的纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、玻璃纖維、洋麻纖維、劍 麻纖維或竹纖維中的一種或幾種的任意組合。
[0007] 所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物。
[0008] 所述的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟或硬脂酸鎂中的一種或幾 種的任意組合。
[0009] 所述的抗菌劑為聚胍。
[0010] 高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法，分別取25-35份聚乳 酸、8-12份增韌劑及3-5份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑 與0. 4-0. 6份擴鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為 150-200°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對40-50份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再 取65-75份聚乳酸、15-25份增韌劑、0. 5-1. 5份抗菌劑、0. 5-1. 5份納米Ag型抗菌劑、1-3 份潤滑劑及3-5份相容劑進行干燥，再將上述干燥的物料與0. 4-0. 6份擴鏈劑及0. 4-0. 6 份抗氧劑混合均勻，干燥后混合均勻，再將混合均勻的物料加入擠出機中，加工溫度為 150-200°C，在擠出時將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 mm 的顆粒，獲得獲得高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料。
[0011] 所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
[0012] 本發(fā)明中，浸漬流道以及將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上所采用的設 備，均為 申請人:在先申請的申請?zhí)枮?201110453139. 8"的發(fā)明專利申請中公開的裝置，即 實現連續(xù)長玻纖擠出的裝置。
[0013] 由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹脂，力口 入擴鏈劑提高聚乳酸的加工溫度，以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī) 共聚物作為相容劑，該相容劑不僅增強基體樹脂與纖維之間的結合力，而且還提高了基體 樹脂與增韌劑之間的相容性，并采用一步法制備產品，即將連續(xù)的纖維通過浸漬模具完成 基體樹脂對纖維的浸漬，然后在包覆模具中完成帶有抗菌劑的基體熔體在浸漬料條上的包 覆，然后進行冷卻、牽引、最后通過切粒機切成所需長度，與現有的兩步法相比，這樣的方式 不僅工藝簡單，而且制得的產品力學性能優(yōu)異，具有良好的抗菌效果。本發(fā)明簡單易行、材 料來源廣泛、成本低廉，使用效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖1為本發(fā)明的流程圖。

【具體實施方式】
[0015] 本發(fā)明的實施例1 :高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，按質量份數計算，包 括101份聚乳酸、30份增韌劑、45份纖維、8份相容劑、1份擴鏈劑、1份抗氧劑、2份潤滑劑、 1份抗菌劑以及1份納米Ag型抗菌劑；所述的增韌劑為TPU ;所述的纖維為玻璃纖維；所述 的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物；所述的潤滑劑為 硬脂酸鈣；所述的抗菌劑為聚胍。
[0016] 高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法，分別取30份聚乳酸、10份增 韌劑及4份相容劑干燥備用，干燥溫度為75°C，干燥時間為6h，將上述干燥后的聚乳酸、相 容劑及增韌劑與〇. 5份擴鏈劑及0. 5份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為 180°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對45份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取71份聚 乳酸、20份增韌劑、1份抗菌劑、1份納米Ag型抗菌劑、2份潤滑劑及4份相容劑進行干燥， 干燥溫度為70°C，干燥時間為7h，再將上述干燥的物料與0. 5份擴鏈劑及0. 5份抗氧劑混 合均勻，將混合均勻的物料加入擠出機中，加工溫度為180°C，在擠出時將熔融的混合物料 包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 mm的顆粒，獲得獲得高性能抗菌長纖維增強 聚乳酸復合材料。
[0017] 本發(fā)明的實施例2 :高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，按質量份數計算，包 括90份聚乳酸、37份增韌劑、50份纖維、6份相容劑、1. 2份擴鏈劑、1. 2份抗氧劑、1份潤滑 齊M. 5份抗菌劑以及1. 5份納米Ag型抗菌劑；所述的增韌劑為PBS ;所述的纖維為苧麻纖 維；所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物；所述的 潤滑劑為硬脂酸；所述的抗菌劑為聚胍。
[0018] 高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法，分別取25份聚乳酸、12份增 韌劑及3份相容劑干燥備用，干干燥溫度為60°C，干燥時間為5h，將上述干燥后的聚乳酸、 相容劑及增韌劑與〇. 6份擴鏈劑及0. 6份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為 200°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對50份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取65份聚 乳酸、25份增韌劑、1. 5份抗菌劑、1. 5份納米Ag型抗菌劑、1份潤滑劑及3份相容劑進行干 燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為5h，將上述干燥的物料與0. 6份擴鏈劑及0. 6份抗氧劑混 合均勻，將混合均勻的物料加入擠出機中，加工溫度為150°C，在擠出時將熔融的混合物料 包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 mm的顆粒，獲得獲得高性能抗菌長纖維增強 聚乳酸復合材料。
[0019] 本發(fā)明的實施例3 :高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，按質量份數計算，包 括110份聚乳酸、23份增韌劑、40份纖維、10份相容劑、0. 8份擴鏈劑、0. 8份抗氧劑、3份潤 滑劑、〇. 5份抗菌劑以及0. 5份納米Ag型抗菌劑；所述的增韌劑為PBS ;所述的纖維為劍麻 纖維；所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物；所述 的潤滑劑為聚乙烯蠟；所述的抗菌劑為聚胍。
[0020] 高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法，分別取35份聚乳酸、8份增 韌劑及5份相容劑干燥備用，干燥溫度為60°C，干燥時間為8h，將上述干燥后的聚乳酸、相 容劑及增韌劑與〇. 4份擴鏈劑及0. 4份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為 150°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對40份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取75份聚 乳酸、15份增韌劑、0. 5份抗菌劑、0. 5份納米Ag型抗菌劑、3份潤滑劑及5份相容劑進行干 燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為5h。將上述干燥的物料與0. 4份擴鏈劑及0. 4份抗氧劑 混合均勻，再將混合均勻的物料加入擠出機中，加工溫度為200°C，在擠出時將熔融的混合 物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 mm的顆粒，獲得獲得高性能抗菌長纖維 增強聚乳酸復合材料。
[0021] 上述實施例中，聚乳酸的牌號為4042D ;增韌劑的牌號為WB271 ;玻璃纖維的牌號 為ER4301H ;相容劑的牌號為SAG-008 ;擴鏈劑的牌號為ADR4380 ;抗氧劑的牌號為AS4500。
[0022] 主要性能測試：生產出的產品按照標準制成標準測試樣條，進行各項測試，其性能 測試結果如表1所示。

【權利要求】
1. 一種高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，其特征在于：按質量份數計算，包 括90-110份聚乳酸、23-37份增韌劑、40-50份纖維、6-10份相容劑、0. 8-1. 2份擴鏈劑、 0. 8-1. 2份抗氧劑、1-3份潤滑劑、0. 5-1. 5份抗菌劑以及0. 5-1. 5份納米Ag型抗菌劑。
2. 根據權利要求1所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，其特征在于：所述 的增韌劑為TPU或PBS。
3. 根據權利要求1所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，其特征在于：所述 的纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、玻璃纖維、洋麻纖維、劍麻纖維或竹纖 維中的一種或幾種的任意組合。
4. 根據權利要求1所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，其特征在于：所述 的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規(guī)共聚物。
5. 根據權利要求1所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，其特征在于：所述 的潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟或硬脂酸鎂中的一種或幾種的任意組 合。
6. 根據權利要求1所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料，其特征在于：所述 的抗菌劑為聚胍。
7. -種如權利要求1所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法，其特 征在于：分別取25-35份聚乳酸、8-12份增韌劑、及3-5份相容劑干燥備用，將上述干燥后 的聚乳酸、相容劑及增韌劑與〇. 4-0. 6份擴鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑混合均勻，然后進行共 混擠出，加工溫度為150-200°C，將擠出的熔體通過浸漬流道對40-50份纖維進行浸漬，獲 得纖維浸漬料條；再取65-75份聚乳酸、15-25份增韌劑、0. 5-1. 5份抗菌劑、0. 5-1. 5份納 米Ag型抗菌劑、1-3份潤滑劑及3-5份相容劑進行干燥，再將上述干燥的物料與0. 4-0. 6 份擴鏈劑及〇. 4-0. 6份抗氧劑混合均勻，將混合均勻的物料加入擠出機中，加工溫度為 150-200°C，在擠出時將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成8?12 mm 的顆粒，獲得獲得高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料。
8. 根據權利要求7所述的高性能抗菌長纖維增強聚乳酸復合材料的制備方法，其特征 在于：所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時間為5-8h。
【文檔編號】C08L25/14GK104387734SQ201410708735
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張道海, 何敏, 于杰, 秦舒浩, 郭建兵, 瞿進, 張翔 申請人:貴州凱科特材料有限公司