技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種納米膨潤土復合阻燃聚乳酸生物塑料及其制備方法。

背景技術

在石油資源日益缺乏，環境保護壓力日益增大的當今形式下，以石油為原料的各種樹脂產品大有被以淀粉等天然生物質為基材的生物塑料所取代的趨勢。目前各國研發的生物塑料主要集中于這幾個品種：聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚羥基丁酸(PHB)、聚乙醇酸(PGA)。原料生物質主要來源于玉米、土豆、甘蔗、谷物、木材、油等。其中聚乳酸(PLA)是一種可再生并完全降解為水和二氧化碳的生物樹脂，由于其具有良好的加工性能和機械強度，受到了最為廣泛的研究和工業化應用。

然而出于產品安全等方面考慮，卻來越多的國家制定法規要求塑料制品具有阻燃性，尤其是環保型阻燃功能。聚乳酸本身的阻燃性能只有UL94HB級，極限氧指數為21％，這一缺點限制了其在各領域的應用。目前石化類樹脂的阻燃劑主要有鹵系(含氯、含溴等)、磷系(磷化物、磷酸酯等)、氮系(雙氰胺、胍鹽等)、硅系(硅樹脂、硅橡膠等)、無機鹽阻燃劑(氫氧化鎂、氫氧化鋁等)以及復合型阻燃劑等，但是阻燃劑加入聚乳酸中往往會嚴重影響聚乳酸本體材料物理力學性能，使其明顯降低。因此，從燃燒環保性及各種阻燃劑對塑料材料物理力學性能的影響等角度綜合考慮，口前尚沒有一種對聚乳酸阻燃效率高、力學性能影響小的環保阻燃方法及相關制品。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米膨潤上復合阻燃聚乳酸生物塑料，該生物塑料具有阻燃級別高、綠色環保、能保持聚乳酸本體材料物理力學性能的特點。

本發明的另一目的是提供該納米膨潤土復合阻燃聚乳酸生物塑料的制備方法。

本發明的目的是通過以下方式實現的：

一種納米膨潤土復合阻燃聚乳酸生物塑料，該聚乳酸生物塑料由以下重量百分含量的組分制成(總重量滿足100％)：

優選該聚乳酸生物塑料由以下重量百分含量的組分制成(總重量滿足100％)：

最優選該聚乳酸生物塑料由以下重量百分含量的組分制成(總重量滿足100％)：

所述的納米膨潤土復配阻燃劑為重量百分比為50～80％的納米級膨潤土和20～50％的無機阻燃劑混合制成(以納米膨潤士復配阻燃劑的重量為100％計)，優選納米膨潤土復配阻燃劑為重量百分比為50～60％的納米級膨潤土和40～50％的無機阻燃劑混合制成，最優選納米膨潤土復配阻燃劑為重量百分比為50％的納米級膨潤土和50％的無機阻燃劑混合制成，納米級膨潤土的粒徑優選為1～100nm。所述的聚乳酸分子量優選為1×10⁵～3×10⁵。無機阻燃劑可為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼化物、鈣化物中的至少一種，其中，硼化物優選硼酸鈉、鈣化物優選氫氧化鈣。

所述的可降解增韌樹脂為聚碳酸亞丙酯(PPC)、聚乙內酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的至少一種。

所述的加工助劑為抗氧劑、潤滑劑、紫外線吸收劑、白油、甲基硅油中的至少一種，其中抗氧劑可為巴斯夫B225，紫外線吸收劑可為巴斯夫UV-326，潤滑劑可為聚乙烯蠟。

所述的偶聯劑為鈦酸酯、鋁酸酯和硅烷偶聯劑中的至少一種。

所述的接枝劑為馬來酸酐接枝相容劑和甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。

上述納米膨潤土復合阻燃聚乳酸生物塑料的制備方法包括如下步驟：先將聚乳酸、可降解增韌樹脂、納米膨潤土復配阻燃劑干燥，然后加入偶聯劑攪拌活化，再與加工助劑、接枝劑混合均勻，最后經雙螺桿擠出機熔融擠出后冷卻風干切粒。

上述納米膨潤土復合阻燃聚乳酸生物塑料的制備方法中，雙螺桿擠出機的溫度優選設置如下：喂料段160～170℃，壓縮段160～170℃，計量段170～180℃，模頭段180～190℃；主機螺桿轉速為160～230rpm，輸送螺桿轉速為20～50rpm，料桶喂料速度為10～20rpm。

上述制備方法中，具體可先將聚乳酸、可降解增韌樹脂、納米膨潤土復配阻燃劑在80～90℃干燥2～3小時，以除去物料從空氣中吸收的水分，防止其對產品性能產生影響。所述的攪拌活化為在高速攪拌機內，在90℃、1400rpm條件下攪拌10分鐘。