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一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具及其制备方法

阅读：102发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具及其制备方法，属于高分子材料领域。聚乳酸70～90份、增韧剂5～15份、扩链剂0.05～0.20份、有机成核剂0.5～1份、无机成核剂5～20份、抗氧剂0.05～1.0份、抗水解剂0.5～2份。发明优点是，工艺简明、加工效率高,易于操作,采用增韧剂与成核剂协同改性聚乳酸，在提高聚乳酸韧性的同时兼具聚乳酸材料的耐热性，能大幅度提高聚乳酸的韧性和耐热性能。使用有机成核剂、无机成核剂,可使聚合物在熔融结晶时,提高聚合物的结晶速度,改变球晶尺寸,显著提高聚合物的热变形温度 ,满足制品的用途,制品注塑成型过程中使用模内结晶,改善产品表面光泽,使用结晶成核剂可以进一步促进结晶完善,使制品具有更高的强度和表面光泽。，下面是一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于，由以下质量份的原料制成：聚乳酸70～90份、增韧剂5～15份、扩链剂0.05～0.20份、有机成核剂0.5～1份、无机成核剂5～20份、抗氧剂0.05～1.0份、抗水解剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的聚乳酸为混合型聚乳酸，聚左旋乳酸95.75％，聚右旋乳酸4.25％，聚乳酸数均分子量为10～20万，熔融指数为6g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-GMA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、二氧化碳基热塑性聚氨酯弹性体(PPCU)中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的扩链剂为巴斯夫公司ADR-4370。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的有机成核剂为酰肼类成核剂(ADH)、多酰胺(TMC)、芳族磺酸酯衍生物(LAK-301)、苯基磷酸锌(PPZn)中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的无机成核剂为滑石粉、碳酸钙、蒙脱土、二氧化硅中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具，其特征在于：所述的抗水解剂为聚碳化二亚胺。
9.如权利要求1～8所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)上述原料干燥后加入高混机进行混合，搅拌均匀；
2)将混料机内的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒；
3)将聚乳酸改性料干燥除湿后注塑机模具注塑成型。
10.如权利要求9所述的一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆基挤出机的螺杆长径比35～45：1，熔融共混温度为150～190℃。

说明书全文

一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料领域,具体涉及一种聚乳酸增韧、耐热复合材料及其制品制造方法。

背景技术

[0002] 传统的仿瓷餐具,又名密胺餐具,其制备材料属于氨基模塑料。由三聚氰胺和甲醛在一定条件下反应为三聚氰胺甲醛树脂,然后加入固化剂、纤维素和着色剂等辅助材料制成。该材料经模塑压制即为仿餐饮具。仿瓷餐具材料制成的餐具制品坚固、表面平整、耐高温、耐水的冲击,不易碎,具有陶瓷质感的特点,已成为目前餐具制造不可或缺的材料之一,尤其餐馆、饭店和学生食堂广泛应用,并且是我国一种出口特色优势产品。近年来,随着国内外对餐具环保技术要求的提高,由该材料制成的仿瓷餐具主要存在以下不足：一是餐具残留的三聚氰胺、甲醛单体卫生和健康影响问题；二是餐具在用于微波炉中进行加热的三聚氰胺释放毒性问题；三是餐具废弃后不能降解和热塑性加工利用的问题。上述三个方面问题制约了仿瓷餐具的发展。为此,开发一种环保型仿瓷餐具新材料克服现有仿瓷餐具应用的技术之不足具有现实意义。

[0003] 聚乳酸是一种可生物降解树脂,它是以乳酸为单体,由乳酸缩聚或由乳酸的二聚体-丙交酯开环聚合而成。聚乳酸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,最突出的优点是生物可降解性,可被自然界微生物完全分解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境。但直接利用存在耐温性差,强度、韧性不够理想。因为一般的聚乳酸热变形温度60℃以下,密度相对较低、仿瓷感韧性差的缺点限制了其在仿瓷餐具中的应用。

发明内容

[0004] 本发明提供一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具及其制备方法，以解决仿瓷餐具存在的不安全，不环保的问题。

[0005] 本发明采用的技术方案是：由以下质量份的原料制成：

[0006] 聚乳酸70～90份、增韧剂5～15份、扩链剂0.05～0.20份、有机成核剂0.5～1份、无机成核剂5～20份、抗氧剂0.05～1.0份、抗水解剂0.5～2份；

[0007] 本发明所述的聚乳酸为混合型聚乳酸，聚左旋乳酸95.75％，聚右旋乳酸4.25％，聚乳酸数均分子量为10～20万，熔融指数为6g/10min。

[0008] 本发明所述的增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-GMA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、二氧化碳基热塑性聚氨酯弹性体(PPCU)中的一种或几种。

[0009] 本发明所述的扩链剂为巴斯夫公司ADR-4370。

[0010] 本发明所述的有机成核剂为酰肼类成核剂(ADH)、多酰胺(TMC)、芳族磺酸酯衍生物(LAK-301)、苯基磷酸锌(PPZn)中的一种或几种。

[0011] 本发明所述的无机成核剂为滑石粉、碳酸钙、蒙脱土、二氧化硅中的一种或几种。

[0012] 本发明所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯的一种或两种。

[0013] 本发明所述的抗水解剂为聚碳化二亚胺。

[0014] 一种耐高温聚乳酸注塑仿瓷餐具的制备方法，包括下列步骤：

[0015] 1)上述原料干燥后加入高混机进行混合，搅拌均匀；

[0016] 2)将混料机内的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒；

[0017] 3)将聚乳酸改性料干燥除湿后注塑机模具注塑成型。

[0018] 本发明所述的双螺杆基挤出机的螺杆长径比35～45：1，熔融共混温度为150～190℃。

[0019] 本发明优点是，工艺简明、加工效率高,易于操作,采用增韧剂与成核剂协同改性聚乳酸，在提高聚乳酸韧性的同时兼具聚乳酸材料的耐热性，能大幅度提高聚乳酸的韧性和耐热性能。使用有机成核剂、无机成核剂,可使聚合物在熔融结晶时,提高聚合物的结晶速度,改变球晶尺寸,显著提高聚合物的热变形温度,满足制品的用途,制品注塑成型过程中使用模内结晶,改善产品表面光泽,使用结晶成核剂可以进一步促进结晶完善,使制品具有更高的强度和表面光泽。

[0020] 本发明可部分替代市场现有仿瓷餐具,尤其是热变形温度在120℃以上的耐热餐具中。因传统高分子材料的大量使用不可再生的石油资源,而且废弃物对环境严重污染。本发明将使聚乳酸材料制品进入日常应用领域,替代大部分传统石油基塑料制品。

具体实施方式

[0021] 实施例1

[0022] 称取以下质量份数的原料：

[0023] 聚乳酸70份、增韧剂5份、扩链剂0.05份、有机成核剂0.5份、无机成核剂5份、抗氧剂0.05份、抗水解剂0.5份；其中：

[0024] 聚乳酸为混合型聚乳酸，聚左旋乳酸95.75％，聚右旋乳酸4.25％，聚乳酸数均分子量为10～20万，熔融指数为6g/10min；

[0025] 增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-GMA)；

[0026] 扩链剂为巴斯夫公司ADR-4370；

[0027] 有机成核剂为酰肼类成核剂(ADH)；

[0028] 无机成核剂为滑石粉；

[0029] 抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

[0030] 抗水解剂为聚碳化二亚胺；

[0031] 将上述原料加入高混机混合，混合均匀后的物料转移至双螺杆咋立即中熔融共混，,螺杆挤出机的螺杆长径比为35：1,设备各区温度依次为150℃、165℃、172℃、173℃、185℃、180℃、160℃,后挤出拉条、水冷、吸湿、切粒,得到颗粒状复合材料,经干燥处理后密闭保存,防止受潮；注塑机模具注塑成型。

[0032] 实施例2

[0033] 称取以下质量份数的原料：

[0034] 聚乳酸80份、增韧剂10份、扩链剂0.12份、有机成核剂0.8份、无机成核剂12份、抗氧剂0.08份、抗水解剂1.2份；

[0035] 聚乳酸为混合型聚乳酸，聚左旋乳酸95.75％，聚右旋乳酸4.25％，聚乳酸数均分子量为10～20万，熔融指数为6g/10min,

[0036] 增韧剂为聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)；

[0037] 扩链剂为巴斯夫公司ADR-4370。

[0038] 有机成核剂为多酰胺(TMC)、芳族磺酸酯衍生物(LAK-301)；

[0039] 无机成核剂为碳酸钙、蒙脱土；

[0040] 抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯；

[0041] 本发明所述的抗水解剂为聚碳化二亚胺；

[0042] 将上述原料加入高混机混合，混合均匀后的物料转移至双螺杆咋立即中熔融共混，,螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1,设备各区温度依次为150℃、165℃、172℃、173℃、185℃、180℃、160℃,后挤出拉条、水冷、吸湿、切粒,得到颗粒状复合材料,经干燥处理后密闭保存,防止受潮，注塑机模具注塑成型。

[0043] 实施例3

[0044] 称取以下份数的原料：

[0045] 聚乳酸90份、增韧剂15份、扩链剂0.20份、有机成核剂1份、无机成核剂20份、抗氧剂1.0份、抗水解剂2份；

[0046] 聚乳酸为混合型聚乳酸，聚左旋乳酸95.75％，聚右旋乳酸4.25％，聚乳酸数均分子量为10～20万，熔融指数为6g/10min；

[0047] 增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、二氧化碳基热塑性聚氨酯弹性体；

[0048] 扩链剂为巴斯夫公司ADR-4370；

[0049] 有机成核剂为酰肼类成核剂(ADH)、多酰胺(TMC)、苯基磷酸锌(PPZn)；

[0050] 无机成核剂为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅；

[0051] 抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯；

[0052] 抗水解剂为聚碳化二亚胺；

[0053] 将上述原料加入高混机混合，混合均匀后的物料转移至双螺杆咋立即中熔融共混，,螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1,设备各区温度依次为150℃、165℃、172℃、173℃、185℃、180℃、160℃,后挤出拉条、水冷、吸湿、切粒,得到颗粒状复合材料,经干燥处理后密闭保存,防止受潮，注塑机模具注塑成型。

[0054] 对照例：

[0055] 干燥后聚乳酸,Natureworks 4032D,LD混合型聚乳酸。

[0056] 聚乳酸仿瓷餐具制备方法：将实施例1-3所得的聚乳酸改性料在注塑模具中注塑成型，注塑模具温度为130℃，模具内结晶时间为150秒，注塑模具的加热和温度的调节采用导热油式模温控制器。

[0057] 将实施例1-3所得的聚乳酸改性料、对照例的聚乳酸原料分别加入到注塑机中注塑成型,得到拉伸样条和弯曲样条,其中注塑区温度180～190℃,按照GB/T 1634.2-2004、GB1040-2006和ISO180-06/2001进行耐热性、拉伸和缺口冲击强度的测试,其测试结果如下表所示：

[0058] 测试指标实施例1 实施例2 实施例3 对照例热变形温度，℃ 88.54 139.25 121.88 58
抗拉强度，MPa 49.84 62.28 55.46 65.5
冲击强度，KJ/m*m 31.28 9.23 3.77 3.65
熔融指数，g/10min 8.68 16.52 12.49 4.95

[0059] 从表中可以看出，本发明的聚乳酸仿瓷餐具具有耐高温性能的同时，间距优异的抗冲击性能和加工性能。

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