Ppc與pbat、pla及pbs共混物及製備方法

2023-05-30 10:37:56

專利名稱：Ppc與pbat、pla及pbs共混物及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種PPC與PBAT、 PLA及PBS共混物及製備方法，屬於聚合物加工領 域。
背景技術：
環境汙染是當今社會面臨的亟待解決的問題之一。二氧化碳是許多工業領域所 產生的廢氣，排放到大氣層中，不僅對環境造成了汙染，而且也是碳資源的浪費，二氧化 碳-環氧丙烷共聚物的原料之一是二氧化碳，通過二氧化碳與環氧丙烷共聚反應可以固定 二氧化碳；同時所得到的共聚物是一種無毒無味、阻隔性能優異的無色固體，且該共聚物具 有完全生物降解的特性，可以代替普通塑料解決"白色汙染"問題，因此具有雙環保作用。實 現二氧化碳_環氧丙烷聚合反應的工業化生產和共聚物的市場化推廣是企業家和化學工 程師們追求的目標。 二氧化碳與環氧丙烷共聚物[Poly (propylene carbonate)，以下縮寫為PPC]是 非晶態聚合物，玻璃化溫度(Tg)為35t:左右。溫度在Tg以上時，PPC發粘結塊，影響其儲 存和運輸；在Tg以下時PPC處於玻璃態，脆性較大，因此純PPC的應用存在很大困難。聚 己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯[Poly(ButyleneAdipate-co-Ter印hthalate)，以下縮寫為 PBAT]是己二酸、對苯二甲酸和丁二醇的三元共聚物，熔點是115t:左右，容易加工，有較強 的韌勁和好的纏結性，其它性能類似LDPE(低密度聚乙烯)，並有較快的生物降解速度。聚 乳酸[Poly(lacticacid)，以下縮寫為PLA]是一種以可再生的植物資源為原料製備的完全 生物降解高分子材料，玻璃化轉變溫度和熔點分別是6(TC左右和17(TC左右，價格相對較 低，也有較快的生物降解速度；聚丁二酸丁二醇酯[Poly(Butylene Succinate)，以下縮寫 為PBS]熔點是114t:左右，熱穩定性和韌性都較好，也有較快的降解速度；PPC與PBAT、PLA 和PBS都有較好的相容性，四者共混得到的共混物發粘結塊的溫度高於純PPC，同時力學性 能較純PPC有很大的改善，而且共混物完全生物降解。

發明內容
本發明的目的是提供一種PPC與PBAT、PLA及PBS共混物及製備方法，用本發明的 方法得到的共混物發粘結塊的溫度高於純PPC，同時力學性能較純PPC有很大的改善，而且 共混物完全生物降解。 本發明的目的是用以下方式實現的 本發明的共混物由PPC、PBAT、PLA、PBS、封端劑、潤滑劑和改性輕質碳酸鈣組成，其 中:PBAT、PLA和PBS之和與PPC的質量比為10 100 : 100，PBAT、PLA和PBS中的每一禾中 組分所佔PBAT、PLA和PBS三者之和的比例不低於5X (質量比)；封端劑與PPC的質量比 為0. 2 5 : 100 ;潤滑劑與改性輕質碳酸鈣的質量比為0. 5 30 : 100 ;改性輕質碳酸鈣 與聚合物(PPC、 PBAT、 PLA和PBS四者之和)的比例(質量比)為1 20 : 100。
所述封端劑為馬來酸酐；
所述潤滑劑為硬酯酸、環氧大豆油中的一種或兩者的混合物； 所述改性輕質碳酸鈣是經過親油改性的輕質碳酸鈣，輕質碳酸鈣的顆粒大小在 700 4000目之間。 本發明的共混物的製備方法是將PPC、PBAT、PLA和PBS以及封端劑、潤滑劑和改 性輕質碳酸鈣在高速攪拌機中在不高於35t:的情況下進行冷混，冷混的時間為5 10分 鍾；攪拌機的轉速為500 1500轉/分鐘。 將冷混料用螺杆擠出機進行擠出造粒，擠出造粒的溫度不超過200 °C 。
本發明的原理在於PBAT的熔點是115t:左右，容易加工，有較強的韌勁和好的纏 結性，其它性能類似LDPE，並有較快的生物降解速度；PLA熔點是6(TC左右，剛性較好；PBS 熔點是114t:左右，熱穩定性和韌性都較好；PPC、 PBAT、 PLA和PBS的共混物發粘結塊的溫 度高於純PPC，同時力學性能優於純PPC ;加入少量的改性輕質碳酸鈣能保證在混合過程中 PPC不結塊且混合均勻，同時可以提高共混物的性能和降低成本；加入封端劑為了保證PPC 在加工過程中不進行拉鏈式熱分解；加入潤滑劑是為了加工工藝的順暢，提高加工效率； 擠出造粒的溫度不超過20(TC可以保證在加工過程中PPC和PBAT、 PLA及PBS不熱分解或 分解很少。 本發明的優點是本發明方法的工藝簡單、設備普通。工藝只有冷混和擠出造粒兩 個步驟；所使用的設備為非常普通的高速攪拌機和雙螺杆擠出機或單螺杆擠出機，非常適 宜工業化生產。 本發明的方法所使用的原材料簡單易得。PBAT、PLA和PBS是目前市場上常見的全 生物降解塑料，很容易買到；輕質碳酸鈣顆粒大小在700 4000目的普通親油改性產品就 能使用，市場上有售；所加入的加工助劑只有兩種，且選用的是非常普通易得的常用助劑。 用本發明的方法得到的共混物發粘結塊的溫度高於純PPC，力學性能較純PPC有很大的改 善，拓寬了純PPC的應用範圍，且可以完全生物降解。
具體實施例方式
實施例1 : 稱取PPC(蒙西高新技術集團公司生產，玻璃化溫度為35°C ) 2000克，馬來酸酐20 克，親油改性輕質碳酸鈣(顆粒大小為800目)20克，硬酯酸2克，PLA為100克，PBAT為 50克，PBS為50克，分別加入到高速攪拌機中，在冷混溫度為Ot:的情況下攪拌5分鐘，攪 拌機的轉速可以為1500轉/分鐘；放出冷混料，用單螺杆擠出機擠出造粒，最高加熱區加熱 溫度為17(TC。用所得到的粒料在烘箱中測試粒料開始發粘的溫度，同時用所得到的粒料在 注射機中按GB/T 17037-1997的要求進行制樣，然後按GB/T 1040-2006和GB/T 2918-1998 的要求進行拉伸性能測試，記錄測試結果。
實施例2: 稱取PPC(同實施例1)2000克，馬來酸酐30克，親油改性輕質碳酸鈣(顆粒大小 為1250目)50克，環氧大豆油10克，PBAT為200克，PLA為200克，PBS為200克，分別加 入到高速攪拌機中，在冷混溫度為5°C的情況下攪拌6分鐘，攪拌機的轉速可以為1000轉/ 分鐘；放出冷混料，用雙螺杆擠出機擠出造粒，最高加熱區加熱溫度為174°C。用所得到的 粒料測試開始發粘的溫度和拉伸性能，記錄測試結果(同實施例1)。
實施例3: 稱取PPC(同實施例1)2000克，馬來酸酐20克，輕質碳酸f丐(顆粒大小為1250 目)100克，硬酯酸20克，PBAT為100克，PLA為500克，PBS為500克，分別加入到高速攪 拌機中，在冷混溫度為l(TC的情況下攪拌10分鐘，攪拌機的轉速可以為800轉/分鐘；放 出冷混料，用雙螺杆擠出機擠出造粒，最高加熱區加熱溫度為176°C。用所得到的粒料測試 開始發粘的溫度和拉伸性能，記錄測試結果(同實施例1)。
實施例4: 稱取PPC(同實施例1)2000克，馬來酸酐30克，輕質碳酸f丐(顆粒大小為800 目)100克，環氧大豆油20克，PBAT為600克，PLA為600克，PBS為300克，分別加入到高 速攪拌機中，在冷混溫度為2(TC的情況下攪拌5分鐘，攪拌機的轉速可以為500轉/分鐘； 放出冷混料，用雙螺杆擠出機擠出造粒，最高加熱區加熱溫度為178°C。用所得到的粒料測
試開始發粘的溫度和拉伸性能，記錄測試結果(同實施例1)。
實施例5 : 稱取PPC(同實施例1)2000克，馬來酸酐20克，輕質碳酸f丐(顆粒大小為800 目)200克，硬酯酸30克，PBAT為800克，PLA為400克，PBS為800克，分別加入到高速攪 拌機中，在冷混溫度為25t:的情況下攪拌10分鐘，攪拌機的轉速可以為1500轉/分鐘；放 出冷混料，用單螺杆擠出機擠出造粒，最高加熱區加熱溫度為180°C。用所得到的粒料測試 開始發粘的溫度和拉伸性能，記錄測試結果(同實施例1)。
實施例6 : 稱取PPC(同實施例1)2000克，馬來酸酐30克，輕質碳酸f丐(顆粒大小為1250 目)200克，環氧大豆油40克，PBAT為400克，PLA為1200克，PBS為400克，分別加入到高 速攪拌機中，在冷混溫度為3rC的情況下攪拌5分鐘，攪拌機的轉速可以為1500轉/分鐘； 放出冷混料，用雙螺杆擠出機擠出造粒，最高加熱區加熱溫度為182°C。用所得到的粒料測 試開始發粘的溫度和拉伸性能，記錄測試結果(同實施例1)。 以上實施例中硬脂酸和環氧大豆油均可被硬脂酸與環氧大豆油的混合物替代，其 中硬脂酸與環氧大豆油混合比例不限。PPC也可選用其它廠家生產的結構相同的產品。
實施例1 6所得到的粒料開始發粘的溫度及拉伸性能數據如下表所示，並與純 PPC料進行對比。
純PPC實例1實例2實例3實例4實例5實例6
開始發粘結塊溫度(°c)36495268728375
拉伸強度(MPa)1. 3622. 5021. 9533. 831. 522. 439. 95
屈服強度(MPa)38. 936. 429. 340. 80
斷裂伸長率(％ )> 80012266109156 通過上述實驗數據可知本發明的共混物的發粘結塊溫度較純PPC有明顯提高。
5力學性能的實驗數據中，拉伸強度比純PPC也提高了 ；斷裂伸長率處於較大的變化範圍，拓 寬了共混物的應用範圍。
權利要求
一種PPC與PBAT、PLA及PBS共混物，其特徵是共混物由PPC、PBAT、PLA、PBS、封端劑、潤滑劑和改性輕質碳酸鈣組成，其中PBAT、PLA及PBS之和與PPC的質量比為10～150∶100，PBAT、PLA及PBS中的每一種組分所佔PBAT、PLA及PBS三者之和的比例不低於5％(質量比)；封端劑與PPC的質量比為0.2～5∶100；潤滑劑與改性輕質碳酸鈣的質量比為0.5～30∶100；改性輕質碳酸鈣與聚合物(PPC、PBAT、PLA及PBS四者之和)的比例(質量比)為1～20∶100。
2. 根據權利要求1所述的共混物，其特徵是封端劑為馬來酸酐。
3. 根據權利要求l所述的共混物，其特徵是潤滑劑為硬酯酸、環氧大豆油中的一種或兩者的混合物。
4. 根據權利要求1所述的共混物，其特徵是改性輕質碳酸鈣是經過親油改性的輕質碳酸鈣，輕質碳酸鈣的顆粒大小在700 4000目之間。
5. —種根據權利要求1所述的PPC與PBAT、PLA及PBS共混物的製備方法，其特徵是將PPC、 PBAT、 PLA及PBS以及封端劑、潤滑劑和改性輕質碳酸鈣在高速攪拌機中在不高於35t:的情況下進行冷混。
6. 根據權利要求5所述的共混物的製備方法，其特徵是冷混的時間為5 10分鐘。
7. 根據權利要求5所述的共混物的製備方法，其特徵是攪拌機的轉速為500 1500轉/分鐘。
8. 根據權利要求5所述的共混物的製備方法，其特徵是將冷混料用螺杆擠出機進行擠出造粒，擠出造粒的溫度不超過2Q(TC。
全文摘要
本發明涉及一種PPC與PBAT、PLA及PBS共混物及製備方法，共混物由PPC、PBAT、PLA、PBS、封端劑、潤滑劑和改性輕質碳酸鈣組成，製備方法是將PPC、PBAT、PLA及PBS以及封端劑、潤滑劑和改性輕質碳酸鈣在高速攪拌機中在不高於35℃的情況下進行冷混，將冷混料用螺杆擠出機進行擠出造粒，擠出造粒的溫度不超過200℃。本發明的優點是本發明方法的工藝簡單、設備普通，非常適宜工業化生產；同時，本發明的方法所使用的原材料簡單易得，均很容易在市場上買到；用本發明的方法加工出的共混物，發粘結塊的溫度比純PPC有較大的提高，共混物的力學性能較純PPC有很大的改善，拓寬了純PPC的應用範圍，且共混物完全生物降解。
文檔編號B29C47/92GK101724250SQ200910258748
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者劉埃林, 張光軍, 徐曉燕, 李世英, 李成軍, 武佔存, 汪英傑, 海山, 王紅霞, 蒙昊, 郭頌旗, 陳有業, 高振勇 申請人:內蒙古蒙西高新技術集團有限公司