一種聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保材料領(lǐng)域，尤其是涉及可生物降解材料領(lǐng)域，具體地是涉及一種 聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 竹材加工后的余料可以通過(guò)制成一定目數(shù)的竹粉，直接應(yīng)用于高分子改性應(yīng)用， 進(jìn)一步獲得竹粉的利用價(jià)值。
[0003] 目前，在環(huán)保材料領(lǐng)域?qū)倬廴樗岵牧系陌l(fā)展最為迅速，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從最初的 醫(yī)療領(lǐng)域擴(kuò)展到日常生活領(lǐng)域，特別是一次性刀叉勺、杯子、薄膜、辦公用品、園藝用品等； 但由于聚乳酸的成本與普通石油基塑料相比沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，造成其大范圍的推廣受到限制；因 此，人們開始對(duì)如何降低聚乳酸的成本進(jìn)行了大量的研究，主要是通過(guò)生物質(zhì)原料復(fù)合到 聚乳酸基體中形成聚乳酸復(fù)合材料的方式來(lái)降低聚乳酸的成本;現(xiàn)有技術(shù)，大多是生物基 質(zhì)淀粉，也有使用稻殼纖維或甘蔗渣等生物基質(zhì)原料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提高竹粉的使用價(jià)值，同時(shí)解決聚乳酸材料的高成本問(wèn)題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料，利用竹粉與聚乳 酸材料的復(fù)合來(lái)對(duì)竹粉進(jìn)行高價(jià)值利用，并降低了聚乳酸材料的成本;所述聚乳酸竹粉復(fù) 合改性改料具有較好的力學(xué)能，同時(shí)保持了聚乳酸材料的生物降解性能。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料，其組成包括以下重 量份的組分： 聚乳酸50-90份； 成核劑0.5-2份； 填充增強(qiáng)劑5-20份 竹粉5-30份； 偶聯(lián)劑0.5-2份； 增韌劑1-5份。
[0007] 上述聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料的加工，可以通過(guò)以下步驟完成： 一，將成核劑和偶聯(lián)劑常溫混合均勻，制成混合物A; 二，常溫下，將聚乳酸顆粒、增韌劑和混合物A均勻混合后，再加入填充增強(qiáng)劑和竹粉均 勻混合； 三，對(duì)步驟二獲得的混合物進(jìn)行造粒處理。
[0008] 上述工藝中，所述成核劑與偶聯(lián)劑混合采用常溫快速（2 2000r/min)攪拌的方式， 攪拌時(shí)間為5-10分鐘； 聚乳酸顆粒、增韌劑和混合物A的混合采用常溫低速500r/min)攪拌的方式，攪拌時(shí) 間為10-15分鐘； 加入填充增強(qiáng)劑和竹粉后的混合采用常溫低速攪拌的方式，攪拌時(shí)間為15-30分鐘； 造粒采用雙螺桿造粒機(jī)進(jìn)行，造粒溫度為170-220°C。
[0009]優(yōu)選地，成核劑與偶聯(lián)劑混合攪拌時(shí)間為5分鐘;聚乳酸顆粒、增韌劑和混合物A混 合攪拌時(shí)間為10分鐘，加入填充增強(qiáng)劑和竹粉后混合攪拌時(shí)間為15分鐘；造粒溫度為175 度。
[0010] 在本發(fā)明中，所述聚乳酸可以選擇浙江海正生物材料或美國(guó)Natureworks生產(chǎn)的 聚乳酸純料，比如Revodel90、4032D等；因?yàn)榫廴樗岬墓鈱W(xué)純度對(duì)其結(jié)晶和耐熱性起到?jīng)Q定 性的作用，光學(xué)純度越高的聚乳酸在結(jié)晶后的耐熱性將比光學(xué)純度低的要高，所以優(yōu)選地， 所述聚乳酸的光學(xué)純度在98%以上，更優(yōu)選地所述聚乳酸的光學(xué)純度在99.5%以上。
[0011]所述成核劑為硅灰石、硫酸鈣晶須或碳化硅等無(wú)機(jī)材料;作為聚乳酸復(fù)合改性的 成核劑，本發(fā)明優(yōu)選超細(xì)5000目的二氧化硅;填充增強(qiáng)劑選用滑石粉，其有多種性能，例如： 改善成型收縮性率、成品表面硬度、表面抗劃痕性能、抗沖擊強(qiáng)度等，同時(shí)，滑石粉作為一種 無(wú)機(jī)物添加劑，與聚乳酸的生物降解性不沖突;而且，滑石粉的低成本可一定程度上降低聚 乳酸樹脂組合物的成本;然而，滑石粉的目數(shù)級(jí)別對(duì)聚乳酸的性能改變有一定的影響，目數(shù) 較高或較低都對(duì)改性性能不利，因此，作為優(yōu)選地，滑石粉的目數(shù)在800-5000目。
[0012] 所述竹粉在復(fù)合改性前需要進(jìn)行烘干處理;優(yōu)選地，所述竹粉的大小為40目-400 目；更優(yōu)選地，所述竹粉的大小為40-200目，獲得此目數(shù)范圍的竹粉成本相對(duì)較低，同時(shí)可 以滿足于聚乳酸材料的復(fù)合改性，且其復(fù)合改性后的材料性能可以滿足工業(yè)應(yīng)用。
[0013] 所述偶聯(lián)劑可以為有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物，優(yōu)選地為硅烷 類，比如KH-560。
[0014]所述增韌劑可以選擇熱塑性彈性體(TPE)、高分子量聚氨酯(PU)、生物基聚酯等， 為保持聚乳酸的生物降解性和環(huán)境負(fù)荷的影響考慮，本發(fā)明優(yōu)先選擇生物基類聚酯，具體 地是具有柔性分子鏈的生物基聚酯，比如：聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇 酯、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸乙二醇酯;所述的生物基聚酯具有生物質(zhì)來(lái)源 的特質(zhì)和生物降解的性能，與聚乳酸具有良好的相容性，同時(shí)可改善聚乳酸的柔韌性;更優(yōu) 選地，作為增韌劑為聚己內(nèi)酯材料。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 上述聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料，利用了竹粉與聚乳酸材料的復(fù)合來(lái)對(duì)竹粉進(jìn)行高價(jià)值 利用，并降低了聚乳酸材料的成本，且復(fù)合改性后的材料具有較好的力學(xué)能，同時(shí)未改變聚 乳酸材料本身所具有的生物降解性能。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 聚乳酸選用海正生物材料生產(chǎn)的Revode 190,成核劑選用超細(xì)5000目的二氧化硅， 填充增強(qiáng)劑選用滑石粉，偶聯(lián)劑選用KH-560,增韌劑選用生物質(zhì)來(lái)源的聚己內(nèi)酯，竹粉由某 竹制品生產(chǎn)企業(yè)提供，其目數(shù)在40目和100目?jī)煞N。采用如下步驟處理：1、成核劑+偶聯(lián)劑， 使用小型快速攪拌機(jī)(30L容量)常溫?cái)嚢?分鐘，制成混合物A;2、聚乳酸顆粒+增韌劑+混合 物A，使用普通低速攪拌機(jī)(200L容量）常溫?cái)嚢?0分鐘后，再加入填充增強(qiáng)劑(滑石粉)和 竹粉，再低速攪拌15分鐘;3、采用雙螺桿擠出造粒機(jī)對(duì)按一下實(shí)施例所描述的混合組合物 進(jìn)行造粒，造粒溫度為170-220°C。最后對(duì)所獲得的聚乳酸竹粉復(fù)合改性材料進(jìn)行力學(xué)性能 測(cè)試，具體見表1。
[0017]實(shí)施例1:在雙螺桿改性造粒前對(duì)40目的竹粉進(jìn)行烘干處理；混合物各組分配比 為:聚乳酸5000克，成核劑100克，800目的填充增強(qiáng)劑2000克，40目的竹粉3000克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑300克。
[0018]實(shí)施例2 :在雙螺桿改性造粒前對(duì)40目的竹粉進(jìn)行烘干處理；混合物各組分配比 為:聚乳酸6000克，成核劑100克，800目的填充增強(qiáng)劑1500克，40目的竹粉2500克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑100克。
[0019]實(shí)施例3 :在雙螺桿改性造粒前對(duì)40目的竹粉進(jìn)行烘干處理；混合物各組分配比 為:聚乳酸7000克，成核劑100克，800目的填充增強(qiáng)劑1000克，40目的竹粉2000克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑100克。
[0020]實(shí)施例4:在雙螺桿改性造粒前對(duì)40目的竹粉進(jìn)行烘干處理；混合物各組分配比 為：聚乳酸8000克，成核劑100克，1250目的填充增強(qiáng)劑500克，40目的竹粉1500克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑100克。
[0021]實(shí)施例5 :在雙螺桿改性造粒前對(duì)40目的竹粉進(jìn)行烘干處理；混合物各組分配比 為：聚乳酸8000克，成