一种新型改性聚乳酸的制备方法及其应用与流程

1.本发明涉及可降解塑料制品领域，特别涉及一种新型改性聚乳酸的制备方法及其应用。


背景技术：

2.聚乳酸来源于玉米和蔗糖等生物质资源，具有完全生物降解性、生物相容性等特点相对于其它可降解材料如聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯和聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯等，聚乳酸具有产能最大、价格最低、综合性能最佳和应用领域最广等优势。近年来，聚乳酸应用领域从医用领域逐渐拓展到日用品、办公用品、学习用品、电子产品、汽车内饰件、3d打印、纺织产品、一次性餐具、包装产品、农用地膜、购物袋和垃圾袋等领域。因此，聚乳酸被认为最具有工业化应用前景的绿色环保新材料，可望逐步替代部分传统不可降解的塑料产品。
3.但由于聚乳酸分子链中长支链少，熔体强度特别低，应变硬化不足，造成了聚乳酸吹膜时膜泡不稳定易破裂。在热成型中，对于聚乳酸这种硬而脆、熔体强度很低的聚合物，成型过程只能在很窄的温度范围内进行，且产品质量差。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种新型改性聚乳酸，其具有熔体强度高，力学性能好的优点。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
7.步骤一、以l-丙交酯与ε-己内酯为原料，在催化剂的作用下基于开环聚合合成接枝己内酯－乳酸共聚物；
8.步骤二、将接枝己内酯－乳酸共聚物与聚乳酸于转矩流变仪中熔融共混，制成共混物；
9.步骤三、向共混物中加入所述长余辉发光粉体，干混均匀后于挤出机中熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
10.通过采用上述技术方案，通过接枝己内酯－乳酸共聚物对聚乳酸进行共混增强，有效改善聚乳酸的熔体的力学性能，提高聚乳酸溶体流动性，提升聚乳酸的力学性能；接枝己内酯－乳酸共聚物与聚乳酸结构相近，共混性能好，共混物组分均匀稳定，不易发生迁移，性能持续稳定。
11.进一步设置：步骤一中l-丙交酯与ε-己内酯摩尔比为1:2.5-3，催化剂重量为总质量分数为0.1％～0.2％。
12.进一步设置：步骤一中催化剂为异辛酸亚锡。
13.进一步设置：步骤一的合成过程如下式所示：
[0014][0015]
进一步设置：步骤二接枝己内酯－乳酸共聚物与聚乳酸的质量比为1:9～99。
[0016]
进一步设置：步骤二中转矩流变仪中熔融共混的温度为180℃～195℃，转速为50r/min，共混时间为5-8min。
[0017]
进一步设置：步骤三中干混时温度为50～60℃，干混时间为10～15h。
[0018]
进一步设置：所述长余辉发光粉体材料的化学式为：caal2o4:eu
2
,nd
3
。
[0019]
进一步设置：所述新型改性聚乳酸内长余辉发光粉体的质量分数为3～7％。
[0020]
本发明的另一目的是提供上述新型改性聚乳酸的制备方法的应用。
[0021]
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0022]
上述新型改性聚乳酸的制备方法制得的新型改性聚乳酸在制备包装材料、防伪塑料、聚乳酸流延膜中的应用。
[0023]
综上所述，本发明具有以下有益效果：
[0024]
本技术采取共混改性及填充改性这两种改性手段，对聚乳酸产品做到同时增强增韧的改性效果，提高了该聚乳酸材料的力学和光学性能，发光效率从28％提升到48.5％，从而可以用于可生物降解的制作包装材料、聚乳酸流延膜等产品，符合环保要求，促进环境保护；同时本技术应用。
具体实施方式
[0025]
实施例1：
[0026]
一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
[0027]
步骤一、将l-丙交酯与ε-己内酯按照摩尔比1:2.5称取，投入的双口烧瓶，再加入总质量分数为0.1％的异辛酸亚锡作为催化剂，在100℃、氮气氛围下反应24h，得到粗产物。将粗产物常温下溶于三氯甲烷中，加入甲醇溶液沉淀，重复提纯3次后置于50℃真空烘箱中干燥得到最终产物接枝己内酯－乳酸共聚物；
[0028]
步骤二、称取步骤一得到的己内酯－乳酸共聚物1g和聚乳酸99g，使用转矩流变仪进行熔融共混，在180℃、转速50r/min条件下共混5min得到共混物；
[0029]
步骤三、将步骤二所得共混物99.5g和长余辉发光粉0.5g在50℃下真空干燥12h，干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
[0030]
实施例2：
[0031]
一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
[0032]
步骤一、将l-丙交酯与ε-己内酯按照摩尔比1:2.6称取，投入的双口烧瓶，再加入总质量分数为0.2％的异辛酸亚锡作为催化剂，在110℃、氮气氛围下反应21h，得到粗产物。将粗产物常温下溶于三氯甲烷中，加入甲醇溶液沉淀，重复提纯4次后置于60℃真空烘箱中干燥得到最终产物接枝己内酯－乳酸共聚物；
[0033]
步骤二、称取步骤一得到的己内酯－乳酸共聚物5g和聚乳酸95g，使用转矩流变仪进行熔融共混，在185℃、转速50r/min条件下共混6min得到共混物；
[0034]
步骤三、将步骤二所得共混物99.5g和长余辉发光粉0.5g在55℃下真空干燥11h，
干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
[0035]
实施例3：
[0036]
一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
[0037]
步骤一、将l-丙交酯与ε-己内酯按照摩尔比1:2.5称取，投入的双口烧瓶，再加入总质量分数为0.17％的异辛酸亚锡作为催化剂，在100℃、氮气氛围下反应22h，得到粗产物。将粗产物常温下溶于三氯甲烷中，加入甲醇溶液沉淀，重复提纯4次后置于50℃真空烘箱中干燥得到最终产物接枝己内酯－乳酸共聚物；
[0038]
步骤二、称取步骤一得到的己内酯－乳酸共聚物10g和聚乳酸90g，使用转矩流变仪进行熔融共混，在190℃、转速50r/min条件下共混8min得到共混物；
[0039]
步骤三、将步骤二所得共混物98g和长余辉发光粉2g在60℃下真空干燥10h，干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
[0040]
实施例4：
[0041]
一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
[0042]
步骤一、将l-丙交酯与ε-己内酯按照摩尔比1:2.9称取，投入的双口烧瓶，再加入总质量分数为0.1％的异辛酸亚锡作为催化剂，在140℃、氮气氛围下反应20h，得到粗产物。将粗产物常温下溶于三氯甲烷中，加入甲醇溶液沉淀，重复提纯4次后置于55℃真空烘箱中干燥得到最终产物接枝己内酯－乳酸共聚物；
[0043]
步骤二、称取步骤一得到的己内酯－乳酸共聚物7g和聚乳酸93g，使用转矩流变仪进行熔融共混，在195℃、转速50r/min条件下共混7min得到共混物；
[0044]
步骤三、将步骤二所得共混物97g和长余辉发光粉3g在55℃下真空干燥12h，干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
[0045]
实施例5：
[0046]
一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
[0047]
步骤一、将l-丙交酯与ε-己内酯按照摩尔比1:3称取，投入的双口烧瓶，再加入总质量分数为0.15％的异辛酸亚锡作为催化剂，在130℃、氮气氛围下反应23h，得到粗产物。将粗产物常温下溶于三氯甲烷中，加入甲醇溶液沉淀，重复提纯3次后置于50℃真空烘箱中干燥得到最终产物接枝己内酯－乳酸共聚物；
[0048]
步骤二、称取步骤一得到的己内酯－乳酸共聚物2g和聚乳酸98g，使用转矩流变仪进行熔融共混，在190℃、转速50r/min条件下共混5min得到共混物；
[0049]
步骤三、将步骤二所得共混物97g和长余辉发光粉3g在50℃下真空干燥12h，干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
[0050]
对比例1：
[0051]
将市售聚乳酸95g和长余辉发光粉1g在50℃下真空干燥12h，干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得改性聚乳酸。
[0052]
对比例2：
[0053]
一种新型改性聚乳酸的制备方法，包括如下步骤：
[0054]
步骤一、称取atc润滑剂1g和聚乳酸99g，使用转矩流变仪进行熔融共混，在180℃、转速50r/min条件下共混5min得到共混物；
[0055]
步骤二、将步骤一所得共混物99.5g和长余辉发光粉0.5g在50℃下真空干燥12h，
干混均匀后于挤出机中进行熔融混炼，制得新型改性聚乳酸。
[0056]
力学性能测试
[0057]
使用平板硫化仪将实施例和对比例所得的共混物在190℃、10mpa下模压成型，然后按照检测标准制备成样品；标准gb/t1040.1-2006，材料的拉伸性能由材料试验机(instron-5869)测定，并记录至表1。
[0058]
光学性能测试
[0059]
对实施例和对比例所得的共混物的发光效率进行测试，并记录至表1。
[0060]
表1性能测试表
[0061] 拉伸强度断裂伸长率发光效率plqy纯聚乳酸pla66.3mpa3.2％0％实施例166.2mpa8.8％47.5％实施例264.8mpa27.8％46.8％实施例363.3mpa66.3％33.7％实施例464.1mpa38.5％30.8％实施例565.4mpa5.6％31.9％对比例165.5mpa1.3％39.8％对比例265.9mpa2.1％45.2％
[0062]
从上表数据可以看出，实施例3共混物的力学性能最好，共混己内酯－乳酸共聚物量为1wt％时，力学性提升较为明显；同时在掺杂量范围内，所有的材料发光效率和整体力学性质都得到提升，为后期的应用展现巨大的潜力。
[0063]
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。