[发明专利]一种聚乳酸的注塑成型方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸的注塑成型方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的聚合物，其来源于可再生资源农作物(如木薯、甜高粱等非粮作物)，最突出的优点是生物可降解性，其使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。聚乳酸有良好的机械性能及物理性能，适用于注塑成型，加工方便。但是作为工程塑料应用，聚乳酸存在耐热变形性差，成型制品的收缩率大、质脆等缺点。为此，国内外对如何提高聚乳酸的耐热性、如何提高其韧性等方面进行了较广泛的研究。其中，添加结晶成核助剂提高聚合物结晶速度是一种在聚合物改性加工中常用的方法。但是传统的共混熔融改性法存在着结晶成核剂在聚合物中团聚和分散不均匀的弊病。专利CN1366004利用双螺杆挤出机将成核剂与聚酯材料共混加工，改善了成核剂分散问题且提高了聚酯结晶速度，但是对于生物可降解材料来说，加工中热降解剧烈，提高结晶速度的同时也降低了分子量。另外，聚乳酸固有的脆性也使得聚乳酸制品难于成型，并且易裂易碎。专利CN1563139公开了一种通过直接缩聚制备高分子量聚乳酸的方法，制得的聚乳酸特性粘度达到1.0-1.5dl/g。但是聚乳酸均聚物的韧性不足，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乳酸的注塑成型方法，使得到的聚乳酸制品不仅具有较高的耐热变形温度，还具有明显改善的韧性。

本发明提出的聚乳酸的注塑成型方法，具体步骤如下：

(1)将成核剂混入有机溶剂中，高速搅拌条件下使成核剂均匀分散在有机溶剂中，然后将重均分子量为6-20万的聚乳酸粒子均匀混入，控制成核剂的质量为聚乳酸粒子质量的0.1-10wt％；

(2)将步骤(1)得到的混合物置于真空烘箱或转鼓中，在真空或常压下蒸发脱除有机溶剂，温度为0-80℃；

(3)待有机溶剂完全蒸发后，对聚乳酸粒子进行低度结晶，结晶温度为80-140℃，结晶度不超过50％；

(4)将步骤(3)制得的聚乳酸粒子直接进行注塑成型，制备聚乳酸制品；其中，控制注塑温度为140-210℃，模具温度为60-130℃，模具温度优选为80-110℃。

本发明中，步骤(1)中所述聚乳酸为聚L乳酸、聚D乳酸、它们的共混物或共聚物中任一种。

本发明中，步骤(1)中所述成核剂为TiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃、ZnO、SiO₂、滑石粉或CaF₂中任一种。

本发明中，聚乳酸不溶于或微溶于所述有机溶剂，且所述有机溶剂的沸点不高于100℃。所述有机溶剂为甲醇、乙醇或乙酸乙酯中任一种。

本发明的优点在于：

(1)提高了聚乳酸制品的耐热变形温度，扩大了聚乳酸制品的使用范围。

(2)改善了聚乳酸制品的韧性，扩大了聚乳酸制品的使用范围。

(3)直接在注塑成型阶段解决问题，避免了聚乳酸改性再造粒的分子量损失。

(4)方法简便，成本低廉，可广泛应用。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，以有利于理解本发明，但不限制本发明的内容。

实施例1：

(1)将20克Al₂O₃混入1.2升乙醇中，利用高速搅拌器使分散均匀，然后将1kg重均分子量为13万的聚乳酸粒子均匀混入；

(2)将步骤(1)得到的混合物置于真空烘箱中，温度60℃、真空1000pa条件下蒸发2小时；

(3)将步骤(2)得到的粒子放入真空转鼓中，温度95℃、真空5000Pa条件下结晶1小时，得到结晶度为38％的聚乳酸粒子。

(4)将步骤(3)制得的聚乳酸粒子在注塑温度165℃、模具温度90℃条件下注塑得到产品。所得产品的维卡热变形温度为131℃。

实施例2：

(1)将15克滑石粉混入1升甲醇中，利用高速搅拌器使分散均匀，然后将1kg重均分子量为14万的聚乳酸粒子均匀混入；

(2)将步骤(1)得到的混合物置于真空烘箱中，温度55℃、真空1500pa条件下蒸发2小时；

(3)将步骤(2)得到的粒子放入真空转鼓中，温度80℃条件下结晶1小时，得到结晶度为31％的聚乳酸粒子。