[发明专利]生物高分子PLA及其复合材料高效预结晶干燥方法及干燥装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物高分子PLA及其复合材料高效预结晶干燥方法及干燥装置。

背景技术

生物高分子塑料聚乳酸(PLA)已量产化，且价格合理，加工性能亦容易改善，故而使用PLA为基材的生物高分子复合材料已大量出现于市场。纯PLA有热变形温度低(55-58℃)，性脆，耐冲击强度不足，刚性高和加工性能不佳之特性。因此，PLA在使用时一般需改性加工，其改性配方主要是添加软性生物降解材料(如PCL、淀粉、天然橡胶等)，有机纤维，无机填充物，与PHA等材料共混以及添加加工助剂等，以解决纯PLA树脂在使用上的缺点，同时降低原料成本。PLA无论是改性，还是成型加工，在其使用前都必须干燥处理，否则生物高分子成品就有物性劣化，如冲击强度与撕裂强度下降，表面不良等缺陷发生。一般建议生物高分子材料熔化加工前必须干燥至水分含量在200-250PPM，实际干燥至含水量500PPM即可。这必须将树脂材料在除湿干燥器内45-80℃加热6-12小时，时常会有干燥后含水不均(影响成品稳定度)，材料粘结，且无法下料等现象发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种干燥效率高、材料性能稳定、加工性能佳和不粘料的生物高分子PLA及其复合材料高效预结晶干燥方法及干燥装置。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

生物高分子PLA及其复合材料高效预结晶干燥方法，该方法如下：将生物高分子PLA及其复合材料置于干燥装置中，95℃以下，转速300-600转/分钟，真空度100-50mmHg，干燥0.5-2小时，将其水分由原来的2000PPM降至500PPM以下即得。

生物高分子PLA及其复合材料高效预结晶干燥方法的干燥装置，它由高速直立搅拌机、氮气供给桶及与高速直立搅拌机相连的真空系统构成；高速直立搅拌机转速为300至700转/分，并且可以任意调节。高速直立搅拌机的桶壁加装两组温度显示，其中上方一组附有温度控制装置，控制温度在90℃以内，超过此温度将停止搅拌并冷却。氮气供给桶可对高速直立搅拌机内充干燥的氮气，以防材料高温热解，温度低时此装置可省略。真空系统配置真空表显示高速直立搅拌机内真空度。真空系统主要能迅速移走在高速直立搅拌机内被干燥材料蒸发的水分，能加速干燥速度。

本发明取得的技术进步是：用此方法以高速混合方式使PLA及其复合材料受热与适当的剪切而预结晶。这一过程可迅速脱出水分，并且防止材料粘结。与传统干燥方法进行比较，具有干燥效率高，由传统除湿干燥6-14小时缩短为0.5-2小时，材料性能稳定，加工性能佳和不粘料等优点，详见表一、二。

附图说明

图1是本发明干燥装置的结构示意图。

上图中，1-氮气供给桶；2-放料口；3-高速直立搅拌机；4-热电偶；5-进料口；6-真空表；7-温度仪；8-过滤器；9-真空系统。

具体实施方式

实施例一

将46千克纯PLA从高速直立搅拌机上端的进料口5加入，边搅拌边升温，搅拌速度400-600转/分，桶壁加装两组温度显示，其中上方一组附有温度控制装置，控制温度在90℃以内。如若温度超过90℃时将停止搅拌或极低速搅拌并冷却，同时充氮气，以免热氧化降解。开始搅拌即可以打开真空抽气(100-50mmHg)，及时抽去挥发的水分。干燥至湿度仪值恒定，真空表恒定，即可停止搅拌结束干燥，从放料口2放出干燥好的生物高分子材料。最终放料时温度为92℃，干燥时间为23分钟，干燥后水分含量340ppm，干燥前水分含量1840ppm。

实施例二

将47千克纯PLA如实施例一操作，最终下料温度96℃，干燥时间28分钟。干燥后水分含量330ppm。

比较例一

将39千克纯PLA置于除湿干燥机内，干燥温度56℃，干燥时间9.8小时，干燥后水分含量350ppm，干燥前水分含量1840ppm。

比较例二

将32千克纯PLA如比较例一操作，干燥温度54℃，干燥时间7小时，干燥后水分含量315ppm。

实施例三

将70％纯PLA、12％PCL、15％填充剂(碳酸钙、粘土、滑石粉和淀粉等)和3％加工助剂(硬脂酸及其盐、EBS等)经双螺杆混炼造粒待用。

取上述复合粒45千克如实施例一操作，最终下料温度90℃，干燥时间20分钟。干燥后水分含量429ppm，干燥前水分含量2090ppm。

实施例四

取实施例三复合粒40千克如实施例一操作，最终下料温度99℃，干燥时间19分钟。干燥后水分含量400ppm。

实施例五