一种尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，含有以下重量份的物质：30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、1～8份相容剂、0.1～0.6份稳定剂，所述尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金的制备方法为：将PA11基体树脂、PLA树脂、相容剂和热稳定剂经真空干燥后，先通过高速混合机混合均匀，再通过双螺杆挤出机挤出均匀造粒，最后在真空烘箱中干燥除去水分。本发明专利技术尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金的主要原料为生物基材料，降低了对石油基高分子材料的需求，该尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金材料拉伸强度大，模量高，抗冲击性能高且热稳定性好，价格便宜，且其生产加工工艺对设备要求低，适合大规模工业化生产。

A nylon 11/ polylactic acid based polymer alloy and its preparation and Application

The invention discloses a nylon 11/ polylactic acid bio based polymer alloy, containing the following weight material: 30~70 nylon 11, 30~70 copies, 1~8 copies of polylactic acid 0.1 ~ 0.6 compatible agent, stabilizer, the nylon 11/ polylactic acid bio based polymer alloy preparation method is as follows: the matrix resin, PA11 PLA resin, compatibilizer and heat stabilizer after vacuum drying, first through high speed mixing evenly, and then through the extrusion granulating uniform double screw extruder, and finally dried in a vacuum oven to remove moisture. The main raw materials of nylon 11/ polylactic acid bio based polymer alloy for bio based materials, reduces the cost of the petroleum based polymer materials demand, the nylon 11/ polylactic acid bio based polymer alloy tensile strength, high modulus, high impact resistance and good thermal stability, low price, and the production process of equipment low requirements, suitable for large-scale industrialized production.

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料技术及生态环境材料领域，尤其涉及一种高性能生物基来源的尼龙11/聚乳酸合金及其制备方法和应用。
技术介绍
高分子材料是国民经济的支柱产业之一，其绝大部分来源于石油产品，但我国石油资源十分短缺，随着中国石油对外依存度的攀升，石油战略安全问题已经十分严峻地摆在我们面前，石油资源匮乏成为制约经济和社会可持续发展的“瓶颈”。同时高分子材料很难降解，产生的白色污染严重影响人类生存环境，利用可再生生物资源开发高分子新材料，是能源替代的重要途径。聚乳酸（PLA）是一种生物基高分子材料，其具有较高的强度和模量，可以从可再生的生物资源（淀粉和糖类）中制备，摆脱了对石油资源的依赖，而且其具有独特的生物可降解性和生物相容性，吸引了人们的极大关注，现在，聚乳酸材料的应用己经由最初的包装材料等短使用周期商品和用后回收困难的商品发展到农林水产业、土木建筑业、日常生活用品等具有较长使用周期的商品，甚至用作汽车、电子电器领域等高性能的耐久性商品。但是，由于聚乳酸树脂结晶速度慢，成型制品收缩率大，尺寸稳定性差，本身质脆，加工热稳定性差，以及制品耐久性差等缺点，限制了其作为工程塑料的应用。中国专利CN102352094A公开了一种高韧高耐热聚乳酸合金材料及其制备方法，其提供的高韧高耐热聚乳酸合金材料含有10-80份聚乳酸、10-80份耐热型人工高分子、5-15份增韧剂、0.4-1份水解抑制剂、0.1-1份抗老化剂、0.1-1份抗氧剂。其后，中国专利CN102504504A，在上述专利的基础上，进一步优化了技术方案，提供了一种高抗冲击耐热聚乳酸合金材料及其制备方法，所述合金材料组分包括：39-70wt％的聚乳酸、20-45wt％的耐热高分子、6-15wt％的抗冲击改性剂、0.4-1wt％的水解抑制剂、0.5-1wt％的熔体增强剂及0.1-2wt％的抗氧剂。但是，由以上专利的实施例的详细记载可知，前述专利技术专利仅仅是通过共混形成高分子合金的方法解决了聚乳酸抗冲击强度和耐热性难以同时改进的困难情况，使得制备的高分子合金材料在抗冲击性和耐热性能方面有所改善，拓展了聚乳酸的应用领域，但是对于伸拉强度、弯曲强度等指标则未详细报导，因而其综合性能不得而知。中国专利CN106496973A公开了一种聚乳酸/尼龙6合金生物降解材料及其制备方法，该专利技术方法主要是针对目前制备聚乳酸共混或共聚可生物降解高分子材料合金存在的技术局限性，以及与聚乳酸单体共聚的高分子材料单体材料成本较高且种类较少的技术问题，以尼龙6与聚乳酸进行共混。通过添加增容剂、增塑剂和络合剂，降低尼龙6的结晶和提高聚乳酸与尼龙6的相容性，来解决非生物降解高分子材料尼龙6变成生物降解高分子材料的难题。但是，尼龙6的熔点较低，而且工艺温度范围很宽，在加工过程中很容易吸收水分，并因受潮（水含有超过0.25%）而造成成型改变，此外成型后的产品存在一定的收缩性，其制成的高分子合金材料的多种机械品质和特性都要受到吸湿性和收缩性的影响，因此加工使用极不方便。中国专利CN102391628A使用了聚乳酸和尼龙11作为原料，制备了一种聚乳酸/尼龙11合金材料，该专利技术方法是通过添加第三组份EGMA-g-SAN(聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯-丙烯晴)，从而改善合金材料的界面粘结性和材料力学性能，但是该方法未能解决制备的聚乳酸/尼龙11合金材料不稳定易降解的技术问题，制备的高分子合金材料的使用寿命低，制品易变色，发黄。此外，其添加的第三组份价格比较昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决尼龙11/聚乳酸合金在加工过程中相容性和稳定性差的问题，制备出了一种增强增韧的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金材料，所制备的材料拉伸强度大，模量高，抗冲击性能得到提高、加工过程中热稳定性好、价格便宜、对设备要求低，适合工业化生产。本专利技术是通过以下技术方案实现。本专利技术所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金主要由尼龙11、聚乳酸、相容剂、稳定剂组成，主要的含意是尼龙11/聚乳酸生物基合金必不可少的组成成分有尼龙11、聚乳酸、相容剂和两种稳定剂共五种成分，其质量份数分别为，30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、1～8份相容剂、0.1～0.6份稳定剂。一种优选的技术方案为，所述尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金还含有0～80份添加剂，所述添加剂可以为颜料、增塑剂，填料或是它们的任意组合；一种更为优选的技术方案为，本专利技术所述的填料为下列之一或它们的任意组合：玻璃纤维、碳酸钙、层状硅酸盐、炭黑、白炭黑、粘土或硅氧烷。进一步地，本专利技术所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金中，所述相容剂为树脂级苯乙烯类反应型相容剂SAG008（苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物）。进一步地，本专利技术所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金中，所述稳定剂为由Irganox1076和Irgafos168复配组成的抗氧剂，按照质量比，Irganox1076：Irgafos168=（3～20）：10。本专利技术所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，是通过下述方法制备的：将30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、4～8份相容剂在60～80℃真空干燥12～24小时后，将它们和0.1～0.6份稳定剂、0～80份添加剂加入高速混合机高速混合3～5分钟，然后利用双螺杆挤出机在一定的加热温度控制条件下均匀造粒，最后在60～80℃真空烘箱中干燥12～24小时除去水分，得到所述尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金样品，然后将该样品加入到注射机中，注射成型，即可得到所述尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金标准产品。进一步地，上述制备过程中，所述双螺杆挤出机内加热温度控制条件为，从加料口到出料口依次设置八个区域，其中一区170～180℃，二区170～180℃，三区180～190℃，四区180～190℃，五区190～200℃，六区190～200℃，七区200～210℃，八区200～210℃，机头190～210℃，主机转速是85～100rpm，喂料速度4.1Hz。进一步地，上述制备过程中，所述相容剂为树脂级苯乙烯类反应型相容剂SAG008，其环氧基团含量为8%；所述稳定剂为抗氧剂，抗氧剂由Irganox1076和Irgafos168复配。本专利技术所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金可以通过成型工艺（挤出成型、注射成型、吹塑成型、模压成型和压延成型）制备合金制品管、棒、纤维丝、薄膜、塑料等部件，应用于汽车、电子、包装、建材等行业。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金所采用的主要原料尼龙11和聚乳酸均来自生物基高分子材料。其中尼龙11（PA11）的单体是氨基十一酸，主要由蓖麻油裂解得的十一烯酸经缩聚合成得到，是一种生物基聚合物，相对于其他聚酰胺类材料，具有优良的低吸水性、低温韧性、耐化学性等；而聚乳酸（PLA）具有较高的强度和模量，以及独特的生物可降解性和生物相容性，可以通过可再生的生物资源（淀粉和糖类）制备。因此，本专利技术尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金从原料源头上摆脱了对石油资源的依赖，且其制品可以生物降解，减少了白色污染。（2）本专利技术尼龙11/聚乳酸生物基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，含有以下重量份的物质：30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、1～8份相容剂、0.1～0.6份稳定剂。

【技术特征摘要】
1.一种尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，含有以下重量份的物质：30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、1～8份相容剂、0.1～0.6份稳定剂。2.如权利要求1所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，所述尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金还含有0～80份添加剂。3.如权利要求1或2所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，所述相容剂为SAG008，其环氧基团含量为8%。4.如权利要求1或2所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，所述稳定剂由Irganox1076和Irgafos168复配，按照质量比，Irganox1076：Irgafos168=（3～20）：10。5.如权利要求2所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，所述添加剂为颜料、增塑剂，填料中的一种或者两种以上的混合物。6.如权利要求5所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金，其特征在于，所述填料为下列之一或它们的任意组合：玻璃纤维、碳酸钙、层状硅酸盐、炭黑、白炭黑、粘土或硅氧烷。7.一种权利要求1或2所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、4～8份相容剂在60～80℃真空干燥12～24小时后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付一政，杨潞霞，廉紫超，徐晓彤，张建斌，刘治宇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14