一種全生物基樹脂組合物的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于環保材料領域，具體地設及一種全生物基樹脂組合物，具有良好的耐 水解性能和初性。
【背景技術】
[0002] 日常生活中所使用的塑料制品大多來源于石油基，由于近年來人們對于石油資源 枯竭的擔憂、空氣中二氧化碳含量增加導致地球溫室效應等問題，減少對石油基塑料的使 用越來越有必要;然而，生物基塑料承載著原料可再生和生物降解性的優點，若能大規模的 應用和使用來替代部分石油基塑料將是一種非常好的選擇，在減少石油資源消耗的同時降 低環境負荷;在生物塑料領域中，聚乳酸材料因為具有良好的耐熱性和機械加工性能，在日 用品、紡絲、和其它塑料制品領域中的應用正在逐步擴大。
[0003] 然而，聚乳酸由于其耐水解性低，W及材料本身具有很大的脆性，在使用過程中受 到很大的限制；因此，需要通過對聚乳酸材料的后續改性來提高其耐水解性和初性，彌補其 在塑料制品領域應用范圍受限的缺陷，從而使得聚乳酸材料達到大規模應用的目的；通常 地，通過在聚乳酸材料中添加一定量的抗水解劑來提高其耐水解性能，通過添加增初劑來 提高其初性。中國申請號為201180006421.X的專利公開了使用環狀碳化二亞胺來提高聚乳 酸的抗水解性能，制得了具有耐水解性能優異的聚乳酸樹脂組合物。中國申請號為 200910183185.3的專利公開了使用萊茵化學Stabaxol 1LF、日清紡HMV-8CA、日清紡LA-I和 上海共價化學DCC的碳化二亞胺來制備具有優異耐水解性能的聚乳酸樹脂。中國申請號為 201210096514.2的專利公開了使用多功能聚碳化二亞胺和低分子量聚醋（例如：己二酸聚 醋、聚己二酸乙二醇醋、鄰苯二甲酸聚醋等)來制備一種具有良好耐水解性和柔初性的聚乳 酸纖維。中國申請號為201410802197.0的專利公開了一種增初聚乳酸的制備方法，其使用 乳酸-二元酸二元醇共聚物添加到聚乳酸中，通過烙融共混改性得到增初聚乳酸。中國申請 號為201180028896.9的專利公開了一種生物基碳化二亞胺的制備方法W及其在硬質泡沫/ 涂層類、CASE(涂層類、粘合劑類、密封劑類、彈性體類）、熱塑性塑料類的聚氨醋上的用途。 中國申請號為201310108172.6的專利公開了使用具有柔性分子鏈的生物基聚醋材料(BI和 B3增初劑)來提高聚乳酸的柔初性。根據W上現有技術所公開的內容可知，為提高聚乳酸材 料的耐水解性能大多使用添加石油基碳化二亞胺抗水解劑，破環了聚乳酸所具有的生物降 解性和可再生優點，同時對環境負荷帶來一定的影響；雖然中國申請號201180028896.9的 專利公開了生物基碳化二亞胺的制備方法和用途，但未曾在聚乳酸材料耐水解的應用上作 進一步的研究。在提高聚乳酸柔初性能方面，現有技術所公開的信息較為詳盡，特別是中國 申請號201310108172.6的專利公開了使用生物基聚醋材料來改善聚乳酸的初性性能，雖然 該現有技術解決了聚乳酸的脆性問題卻未設及到耐水解性的解決方案，此改性聚乳酸組合 物在整體性能上存在缺陷。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的缺點與不足，提供一種全生物基樹 脂組合物，所述的全生物基樹脂組合物為具有耐水解性高、柔初性好的改性聚乳酸樹脂組 合物，同時保證改性后的樹脂組合物具有生物可降解性。
[0005] 本發明的目的通過下述技術方案實現:一種全生物基樹脂組合物，包括W下重量 份配比的組分： 聚乳酸 100重量份； 抗水解劑0.5~2重量份； 成核劑 5~20重量份； 增初劑 2~10重量份； 上述各組分的重量份配比是指組合物改性前的各原料加入配比； 所述抗水解劑為生物基碳化二亞胺，所述成核劑為無機滑石粉，所述增初劑為具有柔 性分子鏈的生物基聚醋材料。
[0006] 所述的聚乳酸為全生物降解材料。
[0007] 所述的生物基碳化二亞胺為來自植物油的多元醇類碳化二亞胺或來自植物油的 多元醇類環狀碳化二亞胺。
[000引所述的生物基碳化二亞胺優選為生物多元醇類比例為54%的生物基碳化二亞胺， 具體的制備方法為：加入200克的Stabaxol P220聚碳化二亞胺（萊茵化學生產的一種基于 四甲基苯二甲基二異氯酸醋，NCN含量約14%)至氮氣環境中，加熱至140°C時再加入238克的 Agrol2.0生物基多元醇(Cargrill公司生產的一種OH數為74.5的生物基多元醇），開始攬拌 混合物，監測混合物中的NCO含量，直至NCO含量降為零，反應結束制得生物多元醇類比例為 54%的生物基碳化二亞胺。
[0009] 作為樹脂組合物的成核劑，對改善聚乳酸的耐熱效果有重要影響，其作為添加劑 加入可在一定程度上提高聚乳酸的結晶速度，從而縮短聚乳酸的結晶時間來提高生產效 率;現有技術中大多使用娃灰石、硫酸巧晶須或碳化娃等無機材料作為聚乳酸的成核劑，本 發明所使用的為無機滑石粉，因其在聚乳酸改性中具有多種綜合性能，例如:改善成型收縮 性率、成品表面硬度、表面抗劃痕性能、抗沖擊強度等，同時，無機滑石粉作為一種無機物添 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，無機滑石粉的目數級別對聚乳酸的性能改變有一定的影響，目數較高 或較低都對改性性能不利，因此，作為優選地，無機滑石粉的目數等級為3000~5000目。
[0010] 作為聚乳酸改性的增初劑，通常可選擇熱塑性彈性體(TPE)、高分子量聚氨醋(PU) 等，為保持聚乳酸的生物降解性和環境負荷的影響考慮，本發明選擇生物基類聚醋，具體地 是具有柔性分子鏈的生物基聚醋;所述具有柔性分子鏈的生物基聚醋材料為聚己內醋、聚 下二酸下二醇醋、聚己二酸下二醇醋、聚己二酸/對苯二甲酸下二醋、聚下二酸乙二醇醋中 的一種或幾種;所述的生物基聚醋具有生物質來源的特質和生物降解的性能，與聚乳酸具 有良好的相容性，同時可改善聚乳酸的柔初性;優選地，作為具有柔性分子鏈的生物基聚醋 為聚己內醋材料。
[0011] 所述的聚乳酸的光學純度為90摩爾％^上，優選地光學純度在98摩爾％w上。
[0012] 所述的聚乳酸來自海正生物材料的Revode系列聚乳酸或化tureWorks公司的 ingeo系列聚乳酸;聚乳酸(PLA)是W玉米、木馨等農作物為原料，經微生物發酵、提取制得 乳酸，再經過精制、脫水低聚、高溫裂解、聚合而成;其具有優異的生物降解性，廢棄后一年 內能被±壤中的微生物完全降解，對環境不產生污染;其本身屬脂肪族聚醋，具有通用高分 子材料的基本特性，有著良好的機械加工性能，因其原料為可再生植物資源，而非傳統塑料 取自石油，所W能實現真正意義上的節能環保;其分子結構單元可由聚-L乳酸或聚-D乳酸 或兩種組合組成;根據研究，聚乳酸的光學純度較低時，其結晶性能、烙點都會下降，難W維 持高耐熱性，因此，聚乳酸的光學純度需維持在90%(摩爾比）W上，優選地光學純度為98% (摩爾比）W上。
[0013] 所述全生物基樹脂組合物通過所述烙融共混造粒改性而成。
[0014] 所述的全生物基樹脂組合物的具體制備方法為:將配比好的聚乳酸、抗水解劑、成 核劑和增初劑的混合物置于雙螺桿擠出機中共混造粒，螺桿各段溫度設定分別為：190°C、 200°C、210°C、220°C、205°C，轉速為:50rpm，造粒后置于注塑機中注塑成型，注塑溫度為205 °C，注塑壓力為lOOmpa，烙體在模具中的冷卻時間為38秒，模具溫度設定為100°C，得到全生 物基樹脂組合物。
[0015] 所述全生物基樹脂組合物用于通過注塑成型、吸塑成型、吹塑成型、纖維紡絲的塑 料加工方法形成的成型品。具體的成型品比如:注塑水杯、注塑飯盒、吸塑餐盒、紡絲襪子、 紡絲棉被等。
[0016] 綜上所述，本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果： 本發明的全生物基樹脂組合物兼具高初性和高耐水解性，且組合物的生物降解性能優 越，材料中包含的有機高分子部分能夠完全降解，同時保持了樹脂組合物原料可再生性特 點。
[0017]
【具體實施方式】
[0018] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0019] 一種生物基碳化二亞胺(生物多元醇類比例為54%)的制備方法，具體步驟如下： 加入200克的Stabaxol P220聚碳化二亞胺(萊茵化學生產的一種基于四甲基苯二甲基 二異氯酸醋，NCN含量約14%)至氮氣環境中，加熱至140°C時再加入238克的Agrol2.0生物基 多元醇(Cargr i 11公司生產的一種OH數為74.5的生物基多元醇），開始攬拌混合物，監測混 合物中的NCO含量，直至NCO含量降為零，反應結束制得生物多元醇類比例為54%的生物基碳 化二亞胺。
[0020] 實施例1 一種全生物基樹脂組合物，按W下各組分重量份進行配比：聚乳酸（海正生物材料 REV0DE190) 100份，生物基碳化二亞胺(生物多元醇類比例為54%)2份，滑石粉(3000目巧份， 聚己內醋2份;將配比好的混合物置于雙螺桿擠出機中共混造粒，螺桿各段溫度設定分別 為：190°C、200°C、210°C、220°C、205°C，轉速為:50巧m，造粒后置于注塑機中注塑成型，注塑 溫度為205°C，注塑壓力為lOOmpa，烙體在模具中的冷卻時