[发明专利]用于生产一次性塑料制品的复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境友好高分子材料的成型加工领域，具体的说，是涉及一种用于生产一次性塑料制品的复合材料及制备方法。

背景技术

聚乳酸为环境友好材料，可经生物分解为二氧化碳和水，对环境没有污染。聚乳酸替代石化基塑料，特别是一次性塑料制品，不仅可以缓解日益紧张的石油资源问题，而且可以根本上解决一次性塑料制品消费后引发的环境“白色”污染问题。

但是，聚乳酸类一次性塑料制品，价格成本很高，远高于聚乙烯、聚丙烯等同类产品。除却价格因素外，聚乳酸熔体强度低，膜泡不稳定，易于破裂，使其在采用吹塑薄膜、挤出吹塑和拉伸吹塑等吹塑成型设备制备一次性塑料制品受到限制。聚乳酸熔体呈现剪切变稀性质，并对温度具有依赖性，但在低剪切条件下对剪切速率依赖性很小，甚至表现为牛顿流体行为，使聚乳酸的成型过程只能在窄的剪切速率范围和窄的温度范围内进行。

淀粉源于可再生生物质资源，是天然的高分子化合物，来源广泛且价格低廉。聚乳酸与淀粉共混可以降低聚乳酸基塑料制品的生产成本。但淀粉大分子链间的氢键使其熔融温度高于分解温度，成型加工性能很差。而且，聚乳酸与淀粉相容性差，韧性不足，难以应变硬化，拉伸断裂伸长率低。因此，聚乳酸/淀粉共混物的相容性是解决其成型加工问题的另一关键因素。

聚合物/无机纳米粒子复合材料因无机纳米粒子的小尺寸效应和宏观量子隧道效应，可以产生以无机纳米粒子为主体的逾渗网络，这种网络束缚的大分子链运动可以表现出显著的剪切变稀行为。在一定剪切速率下，无机纳米粒子强烈取向，并使聚合物基体大分子链产生应变诱导硬化。因此，聚合物中加入无机纳米粒子，可以有效提高聚合物的加工性能和力学性能。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种具有良好的力学性能和良好的成型加工性能的用于生产一次性塑料制品的复合材料及制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于生产一次性塑料制品的复合材料，按照重量分数计，配方组成为：

聚乳酸：100份；

淀粉：10-50份；

纳米SiO₂：0.5-6份；

二元或多元醇：3-15份；

聚乙二醇：3-5份；

单硬脂酸甘油酯：1-3份。

聚乳酸重均分子量为10万-30万。

所述淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉或甘薯淀粉。

所述纳米SiO₂粒径为200-500纳米。

所述二元醇或多元醇至少为乙二醇、1,2-丙二醇、甘油、木糖醇或聚醚多元醇中的一种。

所述聚乙二醇重均分子量为2 000-20000。

一种用于生产一次性塑料制品的复合材料制备方法，制备方法包括以下步骤：

（1）纳米SiO₂、二元或多元醇，于60-90 ^oC机械搅拌180-240分钟，搅拌机转速为1000-2000 转/分钟，物料冷却至40-50 ^oC；

（2）淀粉、单硬脂酸甘油酯和步骤（1）所得物料，于40-60 ^oC机械搅拌60-90分钟，搅拌机转速为1000-2000 转/分钟，物料冷却至室温后，在双螺杆挤出机上挤出、造粒，双螺杆挤出机区段温度为110-145 ^oC；

（3）聚乳酸和聚乙二醇在温度为90-120 ^oC，搅拌机转速1000-2000 转/分钟的条件下，机械搅拌120-150分钟，物料冷却至室温；

（4）称取步骤（2）和步骤（3）物料，室温混合均匀，在双螺杆挤出机上挤出、造粒，双螺杆挤出机区段温度为130-175 ^oC。

本发明相对现有技术的有益效果：

本发明所述聚乳酸/淀粉/SiO₂复合材料，因二元或多元醇的引入，淀粉具有良好的可加工性能；因二元或多元醇预处理纳米SiO₂，淀粉和纳米SiO₂间具有良好的相容性能；进一步的，聚乳酸、淀粉和纳米SiO₂间具有良好的相容性能。

本发明所述聚乳酸/淀粉/SiO₂复合材料，因淀粉基纳米二氧化硅母料，聚乳酸/淀粉/SiO₂复合材料具有良好的力学性能和成型加工性能。