[发明专利]一种聚乳酸材料组合物及由该组合物制备的材料

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种聚乳酸材料组合物及由该组合物制备的材料。

【背景技术】

目前，工业应用的乳酸生产方法都是采用淀粉含量较高的农副产品，如：大米、薯干、玉米和米糠等为原料，通过糊化、糖化、接种、发酵、沉淀、结晶、酸解、浓缩等工艺生产出乳酸。在上述工序中，发酵是至关重要的一步。在发酵工序中，向经过糊化和糖化处理的农副产品中加入菌种，进行发酵，生成乳酸。但是，经乳酸菌发酵生成乳酸是一个可逆过程，随着生成的乳酸不断增加，发酵过程趋于平衡，发酵会变得缓慢，直至停止。为提高乳酸产量，通常向发酵液中加入碳酸钙消耗掉发酵过程中生成的乳酸，使其生成乳酸钙，降低发酵液中乳酸的含量，从而使得发酵继续进行。发酵完成后，向生成的乳酸钙中加入硫酸，酸解出乳酸。

聚乳酸(PLA)是以乳酸为原料，经聚合得到的新型聚酯材料，聚乳酸在使用后能被自然界中的微生物完全降解生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染，因此具有良好的可生物降解性能。但是，聚乳酸的性能，尤其是力学性能通常不能满足需要，所以，对聚乳酸的改性技术越来越受到关注。

现有的改性聚乳酸得到的复合材料主要包括两类：一类是由聚乳酸和无机填料熔融共混得到的复合材料，如，CN1760265A公开了一种聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，该方法包括先将聚乳酸、有机改性蒙脱土共混得母料，再将聚乳酸和母料熔融共混即得产品，采用该方法制备的聚乳酸复合材料在低温下的冲击强度较小、韧性差，使得该产品在低温下的脆性较大；另一类为采用将聚乳酸与其它高聚物如聚丙烯、聚乙烯等通用树脂共混制备聚乳酸复合材料，但由于该聚乳酸复合材料为只能部分降解的复合材料，不能完全消除原料树脂对环境的污染，使得聚乳酸的环保无污染的优势大大弱化。

目前，通过各种改性使聚乳酸复合材料的力学性能得到了一定提高，但是在某些特殊领域，如高温或易燃领域，常规的聚乳酸复合材料不能满足使用需要。

【发明内容】

为了充分发挥聚乳酸材料可生物降解的优点，扩大其应用领域，本发明提供了一种聚乳酸材料组合物，通过该组合物制备的聚乳酸材料具有良好的力学性能的同时，耐高温和阻燃性能也十分优异。

本发明公开了一种聚乳酸材料组合物，其特征在于，该组合物含有聚乳酸、层状硅酸盐及氢氧化物，所述氢氧化物为氢氧化铝和/或氢氧化镁。

为达到更好的力学性能、耐高温和阻燃性能，还可以在上述组合物中添加抗冲剂和抗氧剂。

本发明还公开了一种聚乳酸材料，通过将上述聚乳酸材料组合物在150-185℃下混合、挤出，得到挤出产物，再将所述挤出产物进行拉条、切粒、注塑，得到聚乳酸材料。

其中，所述混合方法为于双螺杆挤出机中，在长径比为20-40，螺杆转速为180-230r/min，各区段温度分别为150-160℃、150-165℃、160-175℃、160-175℃、160-185℃、155-180℃，各区段的真空度为0.02-0.06MPa的条件下进行混合。

本发明公开的聚乳酸材料中含有阻燃材料氢氧化物，提高了材料的耐高温和阻燃性能，通过层状硅酸盐与氢氧化物的协同作用，在保证了聚乳酸材料力学性能的同时，材料的耐高温和阻燃性能得到了大幅度提升。

【具体实施方式】

本发明公开了一种聚乳酸材料组合物，其特征在于，该组合物含有聚乳酸、层状硅酸盐及氢氧化物，所述氢氧化物为氢氧化铝和/或氢氧化镁。

以聚乳酸的重量为基准，所述层状硅酸盐的含量为3-10wt％，所述氢氧化物的含量为10-25wt％。当所述氢氧化物中同时含有氢氧化铝和氢氧化镁时，二者的含量之间没有任何关系，只需氢氧化物总含量落入上述范围内即可。优选情况下，以聚乳酸的重量为基准，所述层状硅酸盐的含量为5-10wt％，所述氢氧化物的含量为12-20wt％。其中，氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝。

聚乳酸是以乳酸为原料生产的聚酯材料，具有良好的生物可降解性能、较好的机械性能及物理性能，而且可以与其它材料相容。聚乳酸的结构式如式(1)所示：

所述聚乳酸的粘均分子量为10万-25万，熔点为150-175℃。优选为粘均分子量为15万-23万，熔点为160-170℃。所述聚乳酸可通过商购得到，例如美国natureworks公司生产的聚乳酸，牌号为3051D，注塑级别，粘均分子量为18万，熔点为165℃。

由于聚乳酸原料中的水分会对最后得到的材料的外观及力学性能产生影响，故本发明公开的聚乳酸材料组合物中聚乳酸的含水量不高于0.025wt％，优选情况下不高于0.015wt％。