一種反應性擠出制備pla/pbat/ppc復合改性材料的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種反應性擠出制備PLA/PBAT/PPC復合改性材料的方法，屬于一種 改性的共混聚合物。
【背景技術】
[0002] 當前我國大部分地區遭遇霧霾天氣肆虐，給人們的健康、交通安全等帶來了嚴重 影響。隨著石油基材料消耗量日趨增加，傳統塑料排放的二氧化碳量也在持續增長。因此， 具有環保、可再生和低碳特點的生物基材料成為未來發展的趨勢，必將引起一場環保變革。
[0003] 近年來，具有可再生、低碳的聚乳酸（PLA)材料發展迅速，產量逐年增加。但是， PLA材料硬度較大、易脆裂、不耐熱，價格較高，因而在使用范圍上受到一定限制；而聚己二 酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT)材料類似聚乙烯性質，材料較軟、成膜性好，但價格昂貴；聚 碳酸亞丙酯（PPC)為二氧化碳基材料，通過收集廢氣二氧化碳經提純，再與環氧丙烷聚合 制備而成，具有良好的成膜性和優異的阻氧、阻水性能和生物降解性，但玻璃化轉變溫度較 低，儲存運輸不便。因此，將三元生物基材料共混后，填補各自生物聚酯單獨使用存在或多 或少缺陷，根據產品要求可以合理調配三元材料組分。但目前專利中都對三元材料物理共 混，或添加部分相容劑等方式制備，材料總體性能不高，限制了材料應用及發展。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種反應性擠出制備PLA/PBAT/PPC復合改性材料的方 法，其共混改性是一種非常經濟有效的聚合物復合改性方法，PBAT兼具長亞甲基鏈，通過反 應性擠出制備的三元共混材料用于生物基材料制品，克服上述材料存在缺陷，使復合材料 力學性能、相容性得到極大的改變了柔順性和芳環的韌性，既有較好的延展性和斷裂伸長 率，也有較好的耐熱性沖擊性能；PPC通過廢氣二氧化碳經提純后與環氧丙烷共聚，具有良 好阻隔性能和完全生物降解性能，且價格較低，通過三元共混制備復合材料具有優異的綜 合性能；復合材料具有PLA含量高，生物降解性能良好，力學性能及綜合性能優異。
[0005] 本發明的技術方案是這樣實現的：一種反應性擠出制備PLA/PBAT/PPC復合改性 材料，由PLA、PBAT、PPC、增塑劑、引發劑、助反應劑、接枝單體、抗老化助劑材料通過反應性 螺桿擠出制備；其特征在于復合改性材料按重量份配比分別PLA5~35、PBAT30~55、 PPC5~15、以PPC100重量份為基準，增塑劑含量為0. 5~2重量份；以PBAT100重量份 為基準，引發劑含量為〇. 01~〇. 08重量份，助反應劑含量為0. 01~0. 05重量份、接枝單 體含量為1~3重量份、抗老化助劑含量為0. 5~1. 5重量份。
[0006] 所述的增塑劑為：石蠟油、乳酸丁酯、磷酸二丁酯中的一種或兩種組合，混合比例 石蠟油：乳酸丁酯=1:1或乳酸丁酯：磷酸二丁酯=1:1或石蠟油：磷酸二丁酯=1:1 ;相對分 子質量在500-2000。
[0007] 所述的引發劑為：過氧化環己酮、過硫酸銨、異丙苯過氧化氫中的一種或兩種混合 物，混合比例過氧化環己酮：過硫酸銨=2:1或異丙苯過氧化氫：過硫酸銨=1:1或過氧化環 己酮：異丙苯過氧化氫=1:1。
[0008] 所述的助反應劑：過氧化苯甲酰、2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基過氧化己烷中的一 種或兩種混合物；混合物比例過氧化苯甲酰：2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基過氧化己烷=2:1。
[0009] 所述的接枝單體為：乳酸、苯乙烯、丙烯腈中的一種或兩種混合物，乳酸：苯乙烯 =5:1或丙稀腈：苯乙稀=5:1。
[0010] 所述的抗老化助劑為：硫代二丙酸雙月桂酯、水楊酸異戊酯、苯甲酸間苯二酚酯中 的一種或多種組合；混合物比例硫代二丙酸雙月桂酯：水楊酸異戊酯=1:1或硫代二丙酸雙 月桂酯：苯甲酸間苯二酚酯=1:1或苯甲酸間苯二酚酯：水楊酸異戊酯=2:1或三種共混物
[0011] 所述的一種反應性擠出制備PLA/PBAT/PPC復合改性材料的具體制備方法如下： (1)將PPC、PLA和增塑劑按照預定比例加入已設定溫度在100°C熱冷高低混合機中預混 合5分鐘，轉入冷混鍋中混合5分鐘，備用；設定反應性雙螺桿擠出機各個加熱區間溫度 為：第一區：155-160°C，第二區：160-165°C，第三區：170-175°C，第四區：170-175°C，第 五區：175-180°C，第六區：180-185°C，第七區：185-190°C，第十區：175-180°C，第^^一區： 170-175°C，擠出模頭：180-185°C;待溫度到達設定溫度后再穩定30分鐘，緩緩開啟主機轉 速，再啟動第一喂料區螺桿轉速，將PBAT從反應性雙螺桿擠出機主加料口加入，通過反應 性雙螺桿擠出機加熱并高速旋轉剪切，PBAT樹脂呈熔融狀態； 2) ;在第一加料口設置液體定量喂料裝置，按比例計量準確地加入引發劑、助反應劑、 抗老化助劑和接枝單體的混合物； 3) 在引發劑和助反應劑的作用下，PBAT熔體通過原位接枝和預聚物反應將單體接枝到 PBAT分子鏈上，再通過第二加料口將已混合好的PPC、PLA和增塑劑混合物加入，在反應性 螺桿中高速剪切作用下，PBAT接枝物與PPC、PLA共混物混煉、熔融反應制備復合改性材料； 4) 將未反應的單體及小分子物質通過連續抽真空口抽出，最后在反應性雙螺桿擠出機 模頭擠出，可按照組分添加量不同制備生物基注塑、吸塑和吹塑復合材料及制品；5)在擠出 過程中，因共混物在螺桿熔融段發生化學反應，料筒內部壓力較大，故選擇長徑比48-52:1， 優選長徑比52:1雙螺桿擠出機，扭矩選擇1680-1720N.m，優選1720N.m。
[0012] 本發明的積極效果是可按照組分添加量不同制備生物基注塑、吸塑和吹塑制品， 如一次性餐飲具、刀叉勺、酒店用品、購物袋、垃圾袋、地膜等；復合材料具有PLA含量高，生 物降解性能良好，力學性能及綜合性能優異。
[0013] 表1反應性雙螺桿擠出機與普通雙螺桿擠出機制備各類母粒力學性能數據對比 表
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述：一種反應性擠出制備PLA/ PBAT/PPC復合改性材料，由PLA、PBAT、PPC、增塑劑、引發劑、助反應劑、接枝單體、抗老化助 劑材料通過反應性螺桿擠出制備；其特征在于復合改性材料按重量份配比分別是(百分比 在計算時會有些問題，最好是以重量份數來表示為佳)PLA5~35、PBAT30~55、PPC5~ 15、以PPC100重量份為基準，增塑劑含量為0. 5~2重量份；以PBAT100重量份為基準， 引發劑含量為〇. 01~〇. 08重量份，助反應劑含量為0. 01~0. 05重量份、接枝單體含量為 1~3重量份、抗老化助劑含量為0. 5~1. 5重量份。
[0016] 所述的增塑劑為：石蠟油、乳酸丁酯、磷酸二丁酯中的一種或兩種組合，混合比例 石蠟油：乳酸丁酯=1:1或乳酸丁酯：磷酸二丁酯=1:1或石蠟油：磷酸二丁酯=1:1 ;相對分 子質量在500-2000 ; 所述的引發劑為：過氧化環己酮、過硫酸銨、異丙苯過氧化氫中的一種或兩種混合物， 混合比例過氧化環己酮：過硫酸銨=2:1或異丙苯過氧化氫：過硫酸銨=1:1或過氧化環己 酮：異丙苯過氧化氫=1:1 ; 所述的助反應劑：過氧化苯甲酰、2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基過氧化己烷中的一種或 兩種混合物；混合物比例過氧化苯甲酰：2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基過氧化己烷=2:1 ; 所述的接枝單體為：乳酸、苯乙烯、丙烯腈中的一種或兩種混合物，乳酸：苯乙烯=5:1 或丙稀腈：苯乙稀=5:1; 所述的抗老化助劑為：硫代二丙酸雙月桂酯、水楊酸異戊酯、苯甲酸間苯二酚酯中的 一種或多種組合；混合物比例硫代二丙酸雙月桂酯：水楊酸異戊酯=1:1或硫代二丙酸雙 月桂酯：苯甲酸間苯二酚酯=1:1或苯甲酸間苯二酚酯：水楊酸異戊酯=2:1或三種共混物 1:1:1 ； 所述的一種反應性擠出制備PLA/PBAT/PPC復合改性材料的具體制備方法如下：（1) 將PPC、PLA和增塑劑按照預定比例加入已設定溫度在100°C熱冷高低混合機中預混合5 分鐘，轉入冷混鍋中混合5分鐘，備用；設定反應性雙螺桿擠出機各個加熱區間溫度為： 第一區：155-160°C，第二區：160-165°C，第三區：170-175 °C，第四區：170-175°C，第五 區：175-180°C，第六區：180-185°C，第七區：185-190°C，第十區：175-180°C，第十一區： 170-175°C，擠出模頭：180-185°C;待溫度到達設定溫度后再穩定30分鐘，緩緩開啟主機轉 速，再啟動第一喂料區螺桿轉速，將PBAT從反應性雙螺桿擠出機主加料口 3加入，通過反應 性雙螺桿擠出機加熱并高速旋轉剪切，PBAT樹脂呈熔融狀態； 2) ;在第一加料口 1設置液體定量喂料裝置，按比例計量準確地加入引發劑、助反應劑、 抗老化助劑和接枝單體的混合物； 3) 在引發劑和助反應劑的作用下，PBAT熔體通過原位接枝和預聚物反應將單體接枝到 PBAT分子鏈上，再通過第二加料口 2將已混合好的PPC、PLA和增塑劑混合物加入，在反應 性螺桿中高速剪切作用下，PBAT接枝物與PPC、PLA共混物混煉、熔融反應制備復合改性材 料； 4)將未反應的單體及小分子物質通過連續抽真空口 4抽出，最后在反應性雙螺桿擠 出機模頭擠出，可按照組分添加量不同制備生物基注塑、吸塑和吹塑復合材料及制品；5) 在擠出過程中，因共混物在螺桿熔融段發生化學反應，料筒內部壓力較大，故選擇長徑比 48-52:1，優選長徑比52:1雙螺桿擠出機，扭矩選擇1680-1720N.m，優選1720N.m。
[0017] 實施例1 稱取PLA70kg、PPCIOkg、石蠟油0. 5kg、乳酸丁酯0.