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巴斯夫擴鏈劑在可生物降解材料的擴鏈增粘效果及應用

分類：擴鏈劑百科
作者：Kimson Wong
來源：
發布時間：2020-11-02 17:28
訪問量：

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【概要描述】目前國內外生產的 PLA最普遍的問題是分子量較低，主要原因是丙交酯的純度過低，制不成純度達到 99.5%L-乳酸，造成機械性能不好；另一個情況是由于聚乳酸分子兩端分別含有 -COOH和-OH吸水基團，在開放式的加工中不可避免的吸收水分，根據調查發現在 PLA含水量達不到 200ppm的情況下， PLA的性能下降的主要原因是水分降解，熱氧降解因素是較次要的。

巴斯夫擴鏈劑在可生物降解材料的擴鏈增粘效果及應用

分類：擴鏈劑百科
作者：Kimson Wong
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發布時間：2020-11-02 17:28
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詳情

（1）PLA加擴鏈劑加硬脂酸鋅擠出抽粒工藝巴斯夫擴鏈劑在可生物降解材料的擴鏈增粘效果及應用 -PLA、PBS、PHA、PHB、PCL

目前國內外生產的 PLA最普遍的問題是分子量較低，主要原因是丙交酯的純度過低，制不成純度達到 99.5%L-乳酸，造成機械性能不好；另一個情況是由于聚乳酸分子兩端分別含有 -COOH和-OH吸水基團，在開放式的加工中不可避免的吸收水分，根據調查發現在 PLA含水量達不到 200ppm的情況下， PLA的性能下降的主要原因是水分降解，熱氧降解因素是較次要的。

一、PLA水分降解含濕量和 PLA降解的平衡關系如下：圖 1

二、ADR擴鏈劑對 PLA分子量的影響根據 ADR擴鏈劑的擴鏈原理，PLA在擴鏈后提高了其本身的分子量（分子鏈增長），其必然結果會造成 -COOH和-OH吸水基團減少而降低其吸水率。

擴鏈劑有助于降低由于 Mw減少而導致的性能下降。PLA使用 ADR改性后分子量增加， BASF的試驗結果已經證明。ADR含量對 PLA分子量的影響如下圖所示：圖 2

ADR-4368C/CS和 ADR-4370S通過支化反應最大限度的提高分子量以適應高融體強度的應用，適用于吹塑薄膜、片材和低密度發泡；ADR-4300和 ADR-4385通過適度的支化反應提高分子量以適應高速加工應用，適用于條帶、低密度發泡、單向和雙向拉伸薄膜；ADR-4380通過主鏈和低支化擴鏈來獲得流變和機械性能的理想平衡，適用于高密度發泡、片材、長條物品、纖維（短纖維、單絲）等。

三、ADR擴鏈劑改性PLA的性能

在需要高熔體強度的場合，ADR-4368C/CS和ADR-4370S通過支化反應使PLA 熔體強度達到最大，解決了均化塑料胚型、異型材下垂，閉孔結構/低密度發泡等問題；在需要高彈性的場合，ADR-4300和4385通過適當的支化反應使PLA熔體強度提高，解決深凹異型品熱成型加工、平衡取向性/性能等；ADR-4380依靠線性擴鏈增加熔體強度，以適應剪切速率的變化、解決了高定向纖維、剪切減少結晶、注射模塑等問題。

（1） ADR對熔體強度的影響

（2）剪切速率對PLA粘度的影響

剪切速率對PLA粘度的影響如圖3所示。

ADR對熔體強度的影響如圖4圖5所示。

四、ADR擴鏈劑對PLA的擴鏈方法

這種方法使用簡單，不需要完全干燥、催化劑和抽真空，ADR擴鏈劑就能大幅度的提高分子量和機械流變性能；在加工、后處理和回收低等級物料中，不需要固相聚合反應就能增加較高的價值。這種方法需要注意的問題：

（1）在加工前PLA樹脂要進行干燥，否則對擴鏈效果將會產生影響；

（2）在真空排氣口之前的螺桿組合的著眼點是讓ADR擴鏈劑和PLA進行的分散混合，不希望進行反應，不要讓剪切熱造成局部過熱；而在自然排氣口到機頭口模之間則要讓ADR擴鏈劑和PLA進行充分的反應而達到擴鏈效果；ADR擴鏈劑對PLA的擴鏈主要有兩種方法。第一種方法是后加工反應擠出擴鏈，簡單易行，是主要使用的方法；第二種方法是聚合反應時進行反應擴鏈，由于控制比較難，可變因素較多，使用者較少。

1、反應擠出擴鏈最常使用的反應基礎設備為通向雙螺桿擠出機，如下圖6示意。

（3）固體ADR的熔點溫度在120-140℃之間。要完成99%的反應，再200℃時需要大約30s。因此選用雙螺桿擠出機時要考慮到螺桿長徑比和螺桿轉速的影響。必要時要首先進行大略的計算。

建議螺桿的長徑比L/D要大于36，最好使用L/D=48：

1，這樣可以保證在較低的溫度、較高的產量（較高的螺桿轉速）下獲得最佳的擴鏈效果；如果螺桿的長徑比過小，勢必要提高擠出溫度來保證擴鏈效果，可能的后果就是PLA的降解；

（4）溫度的設置應當在PLA能充分的熔融和ADR能進行快速反應為前提條件，在此原則下，溫度設定應取底限；

（5）不要添加亞磷酸酯類的抗氧劑如168等；

（6）為了使ADR擴鏈劑的擴鏈效果均勻，建議在模頭添加慮網增加回流；（7）在較低溫度下，建議添加150PPM硬脂酸鋅。

2、聚合反應擴鏈

這種擴鏈方式使用較少，目前尚沒成功的經驗和數據加以說明，但前景良好。曾經有一廠家進行過小釜試驗，使PLA的分子量從14000提高到60000以上，效果十分明顯。我司建議，如果是兩步法，即丙交酯開環聚合來聚合PLA，是否應當在聚合完成后加入擴鏈劑來進行擴鏈反應？這在理論上是可行的，但尚沒有成功的實驗說明。