一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法。所述组合物由聚碳酸亚丙酯树脂与淀粉复合物共混而成，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50。所述淀粉复合物是粘土与淀粉接枝共聚物乳液经过搅拌、共沉淀处理制备，所述淀粉接枝共聚物与粘土的重量比为100:(1～100)。将各原料经一系列混合，再经熔融共混制得本发明专利技术聚碳酸亚丙酯组合物。本发明专利技术绿色环保，成本低，工艺简单，可得到性能可控的可降解聚碳酸亚丙酯基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，具体地说，是涉及一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法。
技术介绍
近年来，由于环境问题，可生物降解材料受到高度重视。聚碳酸亚丙酯(PPC)又名聚甲基乙撑碳酸酯，由二氧化碳与环氧丙烷共聚制得，是一种绿色环保的生物可降解材料。PPC的合成不仅是二氧化碳资源合理利用的有效途径之一，而且有望实现传统石油基塑料的部分替代。PPC具有优异的常温柔韧性、生物相容性、透明性、气体阻隔性等特性，在包装、板材、餐具、医疗、农膜地膜等领域蕴含着巨大的潜在应用。然而PPC分子链上的醚键导致PPC主链容易绕醚键旋转，链柔性增大，玻璃化转变温度(Tg)低；在熔融加工过程中易发生“解拉链式”降解和无规降解，热分解温度(Td)较低；无定形结构导致其力学性能较差。这些缺点严重限制了它的推广应用，因此需要对PPC进行改性。PPC的改性主要分为化学改性和共混改性，化学改性包括三元共聚、扩链、交联和封端等等，共混改性大体分为三类，与可降解聚合物共混、与非降解聚合物共混和与无机粒子共混。公开号CN104017348A的专利公开了一种利用聚丙烯(PP)与PPC共混提高PPC的热稳定性，拓宽PPC加工窗口的改性方法。但该方法制备的PPC复合材料中PP组分不可降解，且PP与PPC相容性不好导致复合材料表现脆性。淀粉被认为是21世纪最具研究价值的生物降解高分子材料之一，具有可降解，价格低廉、来源丰富、易改性处理等优点。但作为一种多羟基天然聚合物，淀粉分子是刚性的，难以热塑性加工。同时，PPC与淀粉之间的相容性较差，因为PPC疏水而淀粉是亲水性的，这种不相容性最终导致其共混物性能较差。淀粉接枝共聚物能热塑加工、成本较低、疏水性好且降解性能良好。蒙脱土是天然层状硅酸盐类矿物，是一种天然纳米材料，且蒙脱土资源丰富、价格低廉，其与聚合物共混得到的复合材料性能优异。蒙脱土能促进PPC结晶，提高PPC的结晶度，同时提高PPC的拉伸强度、维卡软化温度、热变形温度和热稳定性。
技术实现思路
为了解决以上现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种聚碳酸亚丙酯组合物及制备方法。这种组合物各组分之间相容性好、韧性好、拉伸强度高、热变形温度高、热稳定性高、成本低、工艺简单、性能可控，适用于制备各种性能要求的热塑性材料。本专利技术的目的之一为提供一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，是由聚碳酸亚丙酯树脂与淀粉复合物共混而成，其中，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50，优选重量比为2:98～40:60；所述淀粉复合物由淀粉接枝共聚物与粘土制备而成，所述淀粉接枝共聚物与粘土的重量比为100:(1～100)，优选重量比为100:(5～60)。所述粘土为不含有机官能团的具有层状结构的粘土，选自绿泥石、蒙脱土、滑石粉、贝得石、水辉石、硅石、多水高岭土、埃洛石、凹凸棒土中的一种或两种以上。优选地，所述粘土为片层间阳离子的粘土，更优选为钠基蒙脱土、钾基蒙脱土、钙基蒙脱土中的一种或两种以上混合。其中，所述淀粉接枝共聚物按照以下步骤制备：将淀粉用改性剂进行处理，将经改性剂处理后的改性淀粉、水、烯类单体和引发剂混合，高速搅拌得到混合乳液，乳液采用70～85℃水浴加热进行乳液聚合，反应5～16小时；其中改性剂与淀粉重量比为1:100～1:10，改性淀粉与烯类单体重量比为1:1～1:5。所述改性剂为含双键的硅烷偶联剂、丙烯酰氯与其他酰氯混合物、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、烯基琥珀酸酐中的一种或两种以上混合。所述烯类单体为苯乙烯或丙烯酸类单体一种或两种以上混合；丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯等。所述淀粉复合物按照以下步骤制备：(1)将粘土分散在水溶液中并充分搅拌制备得到粘土浆液，优选搅拌速度为400～2000rmp/min，搅拌时间为3～24h；(2)将得到的粘土浆液与淀粉接枝共聚物乳液充分搅拌均匀，优选搅拌速度为200～800rmp/min，搅拌时间为0.5h～2h；(3)将步骤(2)得到的共混浆液干燥塑化，优选温度为120℃～150℃，制备得到所述淀粉复合物。具体可以采用双辊开炼机等进行干燥塑化。本专利技术的目的之二为提供一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物的制备方法，包括所述组分按所述用量熔融共混后制得所述高性能聚碳酸亚丙酯组合物。本专利技术组合物中含有具有层状结构的粘土，包括天然和/或合成的粘土粒子，其在组合物中为剥离分散开的纳米片层。本专利技术涉及的层状粘土可以在水中分散成悬浮液，由于粘土片层层间阳离子为钠离子、钾离子的粘土更易于分散在水中，本专利技术中涉及的粘土优选为层间阳离子为钠离子或钾离子的粘土，更优选为层间阳离子为钠离子的粘土，如钠基蒙脱土。本专利技术所涉及的复合粉末中的粘土不经过现有技术中的有机化(官能化)处理，因此该粘土不含有有机官能团。相较于其它的聚碳酸亚丙酯基复合材料，本方法的基本思路是通过加入具有硬质内核和软质外壳的淀粉接枝共聚物提高聚碳酸亚丙酯的强度并保持良好的韧性，同时成本较低且具有良好的降解性能。加入了具有片层结构的天然纳米材料蒙脱土，蒙脱土不仅能够促进聚碳酸亚丙酯结晶，还能与淀粉接枝共聚物在浆液中有相互促进分散的作用，促进了两者在聚碳酸亚丙酯中的分散。本专利技术的有益效果：为了测定材料的性能，将制得的复合材料热压成膜，对材料进行力学性能检测。根据本专利技术提供的制备方法所获得的复合材料具有生物质含量高、生物可降解、韧性好、拉伸强度高、热变形温度好、热稳定性高、热塑性能优异等特点。本专利技术的一种聚碳酸亚丙酯基复合材料可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、环境友好、容易实现工业化生产。具体实施方式下面结合实施例，进一步说明本专利技术。聚碳酸亚丙酯购自长春应化所，其他原料均为市售。实施例1(1)改性淀粉的合成：称取100g在80℃下干燥24h的淀粉置于四颈烧瓶，并取一定量的乙酸乙酯与少量吡啶加入烧瓶，剧烈搅拌一段时间后向烧瓶中滴加丙烯酰氯4g和硬脂酰氯4g，反应过程不需加热。充分反应后，用无水乙醇洗涤、离心、烘干得到改性淀粉。(2)淀粉接枝共聚物乳液的制备：将制备得到的改性淀粉在60℃下的真空烘箱中干燥，称取一定量的淀粉加入到500ml的四颈烧瓶，再取一定量的去离子水加入到四颈烧瓶中，加入丙烯酸甲酯，高速搅拌预乳化一段时间，然后在75℃下开始滴加过硫酸钾，反应12h，反应结束后将产物冷却，得到淀粉接枝共聚物1乳液。改性淀粉与丙烯酸甲酯的质量比为1:2。(3)钠基蒙脱土先在水分散液中用双叶搅拌桨高速搅拌分散，搅拌速度2000rmp/min，搅拌时间12h。再将制备得到的蒙脱土浆液与淀粉接枝共聚物1的乳液按照5:100的固含量比搅拌共混，搅拌速度500rmp/min，搅拌时间2h。(4)将淀粉接枝共聚物和蒙脱土的共混浆液用双辊开炼机干燥塑化，开炼机温度为120℃，制备得到淀粉复合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于所述组合物是由聚碳酸亚丙酯树脂与淀粉复合物共混而成；/n其中，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50；/n所述淀粉复合物由淀粉接枝共聚物与粘土制备而成，所述淀粉接枝共聚物与粘土的重量比为100:(1～100)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于所述组合物是由聚碳酸亚丙酯树脂与淀粉复合物共混而成；
其中，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50；
所述淀粉复合物由淀粉接枝共聚物与粘土制备而成，所述淀粉接枝共聚物与粘土的重量比为100:(1～100)。


2.根据权利要求1所述的一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于：
所述淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为2:98～40:60；
所述淀粉接枝共聚物与粘土的重量比为100:(5～60)。


3.根据权利要求1或2所述的一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于：
所述粘土为不含有机官能团的具有层状结构的粘土，选自绿泥石、蒙脱土、滑石粉、贝得石、水辉石、硅石、多水高岭土、埃洛石、凹凸棒土中的一种或两种以上。


4.根据权利要求3所述的一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于：
所述粘土为片层间阳离子的粘土。


5.根据权利要求4所述的一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于：
所述粘土选自钠基蒙脱土、钾基蒙脱土、钙基蒙脱土中的一种或两种以上。


6.根据权利要求1或2所述的一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，其特征在于：
所述淀粉接枝共聚物的乳液按照以下步骤制备：
将淀粉用改性剂进行处理，将经...

【专利技术属性】
技术研发人员：东为富，柳黎，李婷，汪洋，陈明清，马丕明，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32