[发明专利]提高聚乳酸与淀粉共混物的力学性能的加工成型方法

说明书

【技术领域】

本发明属高分子材料加工领域，尤其是涉及一种提高聚乳酸与淀粉共混物的力学性能的加工成型方法。

【背景技术】

聚乳酸(PLA)是一种来源广泛，且可生物降解的高分子材料，目前聚乳酸越来越广泛地应用于生物医学、制药和生态学领域，但是在通用塑料领域的应用还是很少。

从国内外PLA生产和研究的现状可以看出，阻碍PLA产业发展的主要问题有以下方面：

(1)合成路线冗长，导致产品价格偏高；目前实现工业化生产的PLA生产线基本上都是采用丙交酯开环聚合法，该法生产成本和价格较高，使其制品难以在包装、农业、纺织等领域得到大量推广；

(2)聚乳酸的脆性高，其柔韧度达不到结构材料的使用要求。

(3)通常采用熔融加工法加工聚乳酸，加工过程中会引起材料的热降解。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种提高聚乳酸与淀粉(Starch)共混物的力学性能的加工成型方法，该方法使聚乳酸与淀粉的共混物在一定的加工温度和压力下流动成型，成型后共混体系的相容性增加，而且共混物冲击性能及拉伸强度大幅度提高，降低聚乳酸生产成本及改善它的脆性，同时避免材料的热降解。

本发明主要原理是高分子材料在一定的成型压力及成型温度作用下产生流动取向，形成有利于材料力学性能提高的微观结构。

本发明的一种提高聚乳酸与淀粉共混物的力学性能的加工成型方法，包括下列步骤：

(1)将聚乳酸与淀粉切片按一定质量配比通过双螺杆共混挤出造粒，共混温度为140～190℃，，形成聚乳酸与淀粉的共混体系；

(2)将共混物切片干燥后经注塑机成型成标准样条(80mm×10mm×4mm)，注塑温度为170～200℃，注塑压力为80～100bar；

(3)将上述样条切割成尺寸为(36mm×10mm×4mm)的长方体，放入模具内，在成型温度为60～150℃，成型压力为100～900MPa，成型时间为1～20min的条件下，通过平板硫化机对共混体系再次成型。

所述聚乳酸与淀粉的质量比为70∶30～50∶50，其中聚乳酸为纺丝级且数均分子量在10～30万之间，淀粉是经过改性后的亲水性热塑型玉米淀粉(属已知产品)。

本发明中聚乳酸与淀粉的质量比分别为70∶30和50∶50时，成型后共混体系的冲击强度和拉伸强度都有不同程度的提高，冲击强度最高提高4倍，拉伸强度最多提高近两倍。

本发明的有益效果：

(1)设备简单，操作简易，可实现低能耗，低成本的连续化生产；

(2)同时又避免聚乳酸熔融加工带来的热降解问题；

(3)改善了聚乳酸与淀粉的相容性，同时使得聚乳酸基体流动取向，形成“层状结构”，这两种变化均有利于材料力学性能的提高。

【附图说明】

图1是PLLA(聚L-乳酸)/Starch(70/30)注塑后的SEM(扫描电镜)淬断断面图；

图2是经110℃450MPa成型后PLLA/Starch(70/30)的SEM淬断断面图；

图3是PLLA/Starch(50/50)注塑后的SEM淬断断面图；

图4是经110℃450MPa成型后PLLA/Starch(50/50)的SEM淬断断面图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

将PLLA/Starch(70/30)切割后的长方体(其断口行貌如图1所示)，在成型温度110℃一定，改变成型压力，成型5分钟后，其断口行貌的变化(图1和图2所示)；成型前后冲击强度及拉伸强度的变化，如表1。

表1 110℃5min改变成型压力后PLLA/Starch(70/30)的力学性能