复合添加剂、聚乳酸组合物及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合添加剂、聚乳酸组合物及制备方法，该复合添加剂以聚磷酸铵为核，以聚丙烯酰胺与螯合剂的复合物为壳；其中，聚丙烯酰胺与螯合剂通过静电作用形成复合物；所述螯合剂选自植酸钠和海藻酸钠中的一种或两种；所述复合添加剂不含天然乳胶层。本发明专利技术的复合添加剂可以改善聚乳酸的阻燃性能，并提高其断裂伸长率。其断裂伸长率。其断裂伸长率。

【技术实现步骤摘要】
复合添加剂、聚乳酸组合物及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合添加剂、聚乳酸组合物及制备方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸具有良好的机械性能、可生物降解性、透明性、安全性以及生物相容性，其应用范围逐步扩大。然而，聚乳酸的极限氧指数(LOI)数值仅为20％左右，属于易燃聚合物。此外，聚乳酸在燃烧过程中有明显的熔滴现象，这使其很难广泛应用于各个领域。因此，有必要对其进行改性。
[0003]一方面，聚乳酸复合添加剂的存在的主要问题包括：1)单组份复合添加剂添加量较大，阻燃效率较低；2)多组分复合添加剂复配后，虽然添加量少、阻燃效率高，但多组分复合添加剂与聚乳酸之间的相容性差从而导致聚乳酸的机械性能变劣。
[0004]另一方面，聚磷酸铵无毒、无味、不含有卤素，符合绿色环保的要求。作为一种磷系阻燃剂，聚磷酸铵在燃烧过程中会释放出许多不可燃气体(CO、CO2和NH3)和分解出许多含P自由基，这些物质能够促进聚合物成炭，从而形成稳固的炭层，起到凝聚相阻燃的作用。但是，单一的聚磷酸铵阻燃效果相对较低，需要添加三聚氰胺、季戊四醇等协效剂才能发挥良好的效果。
[0005]CN107298772A公开了以淀粉粉酯为碳源，聚磷酸铵为酸源，三聚氰胺氰尿酸为气源制备得到的阻燃剂，且研究了其在聚乳酸中的阻燃性能。CN109181248A公开了一种以碳微球为炭源，以聚磷酸铵为酸源和气源制备得到的阻燃剂，其用于提高聚对苯二甲酸乙二醇酯的阻燃性。CN112011093A公开了一种改性聚磷酸铵复合膨胀阻燃剂，以聚磷酸铵为基体，利用壳聚糖衍生物和植酸的静电作用进行包覆，所得阻燃剂可用于聚烯烃的阻燃，将其用于聚乳酸将导致断裂伸长率降低。CN112210121A公开了一种具有阻燃、增韧双功能的生物基膨胀型阻燃剂，包括生物基核壳阻燃剂以及包覆在生物基核壳阻燃剂外表面的天然乳胶。生物基核壳阻燃剂以聚磷酸铵为核，核外层依次包括第一壳层壳聚糖层与第二壳层生物基酸层。该生物基膨胀型阻燃剂可以改善聚乳酸的阻燃性和抗冲击性能。但是，天然乳胶的添加将导致阻燃剂成本显著增加。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提供一种复合添加剂，其生产成本低，且可以同时改善聚乳酸的阻燃性和断裂伸长率。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述复合添加剂的制备方法。本专利技术的再一个目的在于提供一种聚乳酸组合物，其包括上述复合添加剂和聚乳酸。本专利技术采用如下技术方案实现上述目的。
[0007]一方面，本专利技术提供一种复合添加剂，其以聚磷酸铵为核，以聚丙烯酰胺与螯合剂的复合物为壳；其中，聚丙烯酰胺与螯合剂通过静电作用形成复合物；所述螯合剂选自植酸钠和海藻酸钠中的一种或两种；所述复合添加剂不含天然乳胶层。
[0008]根据本专利技术所述的复合添加剂，优选地，所述聚丙烯酰胺与所述聚磷酸铵的重量
比为0.05～1.5:1；所述螯合剂与所述聚磷酸铵的重量比为0.05～1.5:1。
[0009]根据本专利技术所述的复合添加剂，优选地，所述复合添加剂的壳由一层或多层聚丙烯酰胺与螯合剂的复合物形成。
[0010]根据本专利技术所述的复合添加剂，优选地，所述复合添加剂为用于聚乳酸改性的复合添加剂。
[0011]另一方面，本专利技术还提供如上所述的复合添加剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)将含聚丙烯酰胺的乙酸水溶液以1～6.5mL/min滴加至含聚磷酸铵的分散液中，固液分离，得到包覆物；
[0013](2)将包覆物分散于水中，形成包覆物分散液；
[0014](3)将螯合剂溶液以1～6.0mL/min滴加至包覆物分散液中，固液分离，得到产物；其中，所述螯合剂溶液中的螯合剂选自植酸钠和海藻酸钠中的一种或两种；
[0015]任选地，还包括如下步骤：
[0016](4)将步骤(3)所得的产物代替步骤(1)中的聚磷酸铵，重复N次执行步骤(1)～(3)，得到复合添加剂；其中，N为大于等于1的自然数。
[0017]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，所述含聚丙烯酰胺的乙酸水溶液由聚丙烯酰胺与浓度为0.5～1.5wt％的乙酸水溶液形成，其中，聚丙烯酰胺与乙酸水溶液的用量比为1g:50～200mL；所述含聚磷酸铵的分散液由聚磷酸铵与水形成，其中，聚磷酸铵与水的用量比为5～20g:50～200mL。
[0018]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，所述螯合剂溶液中，螯合剂的浓度为0.5～1.5wt％。
[0019]根据本专利技术所述的制备方法，优选地，所述螯合剂溶液与所述包覆物分散液的体积比为1:1.0～1.25。
[0020]根据本专利技术所述的制备方法，优选地：
[0021]步骤(1)中，将含聚丙烯酰胺的乙酸水溶液滴加完毕后继续搅拌20～50min；
[0022]步骤(3)中，将螯合剂溶液滴加完毕后继续搅拌20～50min。
[0023]再一方面，本专利技术还提供一种聚乳酸组合物，基于100重量份的聚乳酸，还包括1～10重量份的如上所述的复合添加剂。
[0024]本专利技术省略天然乳胶层，因而大幅降低了复合添加剂的生产成本。本专利技术以聚磷酸铵(APP)为核，聚丙烯酰胺(PAM)和螯合剂(海藻酸钠和/或植酸钠)为壳，得到不同层数的核壳结构复合添加剂。本专利技术的复合添加剂可以用于聚乳酸，可以改善聚乳酸的阻燃性，提高其断裂伸长率。进一步地，其可以改善聚乳酸的弹性。本专利技术通过控制原料浓度和滴加速度获得性能更好的复合添加剂。
附图说明
[0025]图1为纯聚磷酸铵和实施例1～3制备的不同复合物层数的复合添加剂的扫描电镜图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于
此。
[0027]在本专利技术中，聚丙烯酰胺为阳离子型聚丙烯酰胺。
[0028]<复合添加剂>
[0029]本专利技术的复合添加剂具有核壳结构。具体地，本专利技术的复合添加剂以聚磷酸铵为核，以聚丙烯酰胺与螯合剂的复合物为壳。在本专利技术中，复合添加剂不含天然乳胶层。聚丙烯酰胺与螯合剂通过静电作用形成复合物从而将聚磷酸铵包覆在其中。螯合剂可以选自植酸钠和海藻酸钠中的一种或两种。阳离子型聚丙烯酰胺在乙酸作用下带有正电荷，螯合剂(植酸钠或海藻酸钠)带有负电荷，二者在分散介质中相互作用形成复合物。现有技术尽管教导壳聚糖衍生物与植酸(或海藻酸)的复合物包覆聚磷酸铵可以改善聚烯烃或聚乳酸的阻燃性，但是由于壳聚糖衍生物的主链的刚性较大，导致其对聚磷酸铵的包覆效果较差，且导致其与聚烯烃或聚乳酸的相容性差，从而影响聚烯烃或聚乳酸的机械性能，尤其是对断裂伸长率影响最大。本专利技术则发现，采用主链的柔性较大的聚丙烯酰胺代替壳聚糖衍生物，不仅可以改善对聚磷酸铵的包覆效果以改善阻燃性，而且可以提高复合添加剂与聚乳酸的相容性，从而提高聚乳酸的断裂伸长率。这样可以省略天然乳胶层，降低复合添加剂的生产成本。
[0030]在本专利技术中，聚丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合添加剂，其特征在于，其以聚磷酸铵为核，以聚丙烯酰胺与螯合剂的复合物为壳；其中，聚丙烯酰胺与螯合剂通过静电作用形成复合物；所述螯合剂选自植酸钠和海藻酸钠中的一种或两种；所述复合添加剂不含天然乳胶层。2.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺与所述聚磷酸铵的重量比为0.05～1.5:1；所述螯合剂与所述聚磷酸铵的重量比为0.05～1.5:1。3.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂的壳由一层或多层聚丙烯酰胺与螯合剂的复合物形成。4.根据权利要求1～3任一项所述的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂为用于聚乳酸改性的复合添加剂。5.根据权利要求1～4任一项所述的复合添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含聚丙烯酰胺的乙酸水溶液以1～6.5mL/min滴加至含聚磷酸铵的分散液中，固液分离，得到包覆物；(2)将包覆物分散于水中，形成包覆物分散液；(3)将螯合剂溶液以1～6.0mL/min滴加至包覆物分散液中，固液分离，得到产物；其中，所述螯合剂溶液中的螯合剂选自植酸钠和海藻酸钠中的一种或两种；任选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩德全，曹鸿璋，于晓丽，王慧，芦婷婷，曹露雅，周晓东，田虎虎，郭立影，葛瑞祥，陈明光，吴豪，白雪，宋静，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，
类型：发明
国别省市：