【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子共混材料制备领域，具体涉及一种提高不相容聚合物共混物相容性的方法，用于改善生物可降解高分子材料的综合性能。
技术介绍
1、塑料因其低成本、耐用性和轻便性在日常生活及工业应用中占据不可替代的地位。然而，传统塑料的不可降解性质导致了严重的环境问题。生物可降解塑料，如聚乳酸，可由乳酸经聚合反应而成的一种聚酯材料，具备高模量、高强度、良好的生物相容性、无毒性以及可持续生产的特性，已广泛应用多个领域。尽管如此，聚乳酸的应用受到其固有脆性的限制。
2、为了克服这一缺点，研究人员尝试将聚乳酸与具有不同物理化学特性的材料，如聚己内酯、聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)、聚氨酯、聚丁二酸丁二醇酯等进行共混。聚丁二酸丁二醇酯作为一种具有良好韧性的生物可降解材料，与聚乳酸的共混应表现出优异的材料性能。然而，由于聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯在热力学上的不相容性，提高二者的相容性成为一个挑战。传统方法包括物理增容和化学增容，旨在通过添加第三组分或者官能团小分子促进相容性。尽管采用了多种增容策略，现有技术在提升不相容聚合物共混物的性能方面仍然未能满足预期目标。现行的增容方法面临着增容剂合成繁琐及成本高、普适性不足和操作复杂度高等问题，这不仅限制了其在广泛应用场景下的有效性，而且增加了材料加工的技术难度和成本。因此，开发一种既能有效提升聚合物共混物相容性又简便易行的增容新技术，对于优化这些材料的综合性能，拓宽其应用范围，以及推动可持续高分子材料研究和应用的进步具有重要的意义。
技术实现思路
1、为了克服聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸之间热力学不相容性导致的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混物力学性能不足的问题，本专利技术提供了一种创新的用于生物可降解聚合物共混物增容的新方法。本方法针对聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯这两种本质上不相容的聚合物进行了增容改性，通过将炭黑作为一种有效的第三组分，并结合pickering乳液模板及熔融共混技术，成功制备了一种具有显著改善的综合性能的生物可降解聚合物复合材料，即聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯@炭黑复合材料。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种用于不相容生物可降解聚合物共混物的增容方法，包括如下步骤：步骤一：通过pickering乳液模板法，将聚丁二酸丁二醇酯与炭黑混合，制得复合母粒；步骤二：将制得的复合母粒与聚乳酸熔融共混，制得聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯@炭黑复合材料。
3、通过独特的两步复合技术，本专利技术实现了对聚合物聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸不相容性的有效改善。引入炭黑并通过pickering乳液模板技术将其包覆在聚丁二酸丁二醇酯上表面，形成复合母粒，此复合母粒随后作为分散相，与基体聚乳酸熔融共混，制备出结构优化的聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯@炭黑复合材料。炭黑的引入和特定的包覆方式，显著地提升了聚合物共混物的相容性，同时避免了分散相和基体之间的相分离，并极大地增强了复合材料的力学性能。相较于传统熔融共混方法，采用该方法制备出的复合材料，其断裂伸长率最高可达到230％，提高了近15倍，展现了极为优异的力学性能以及更广泛的应用前景。
4、作为优选，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为(90～60)∶(10～40)∶(0.5～3)，进一步优选为70∶30∶(0.5～3)，更优选为70∶30∶1。为了进一步提升聚乳酸与聚丁二酸丁二醇酯的相容性，并显著增强聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯@炭黑复合材料的力学性能，本专利技术在两步复合技术的基础上针对填料炭黑的添加量进行优化。本专利技术通过对炭黑添加量的精确控制，在避免炭黑团聚现象的同时，确保了得到的复合材料中分散相的尺寸适宜，且与基体聚合物之间的界面相容性得到了显著提升。这种优化策略，使得最终的复合材料在保持较高断裂伸长率的同时，也展现出了较好的拉伸强度和杨氏模量，证明了本专利技术在提高生物可降解聚合物复合材料力学性能方面的显著效果。
5、作为优选，所述炭黑的粒径为30～45nm。在这里，粒径30～45nm的炭黑作为填料可以起到更好的补强效果，使得该复合材料具有优异的力学性能。
6、作为优选，所述步骤一包括：将聚丁二酸丁二醇酯溶于二氯甲烷中作为油相，将炭黑分散在水溶液中作为水相，将油相及水相进行pickering乳液共混，对共混物进行后处理，制得复合物母粒。为确保最优的乳液稳定性和母粒质量，所述油相与水相的体积比范围为1∶(2.5～3.5)，优选为1∶3，且采用均质器以10000～12000rpm的转速下均质2～3min。为得到所述的复合物母粒，需对pickering乳液共混后对共混物进行后处理。所述后处理一般包括：对共混物进行搅拌以挥发二氯甲烷，随后抽滤除水并干燥，制得复合物母粒。更为具体地，所述后处理包括：采用搅拌桨以300～350rpm的转速在通风橱对共混物进行搅拌，搅拌时间为20～24h，待二氯甲烷完全挥发之后，通过抽滤的方式将水去除后于50～60℃鼓风烘箱中干燥20～24h。
7、作为优选，所述步骤二包括：将制得的复合母粒与聚乳酸在转矩流变仪中于160～180℃，40～60r/min条件下进行熔融共混，熔融共混时间为6～8min。
8、本专利技术还提供了一种通过上述方法制备得到的聚合物复合材料，所述聚合物复合材料以聚乳酸为连续相，以炭黑为填料包覆于聚丁二酸丁二醇酯表面为分散相。作为优选，所述聚合物复合材料按质量份计包括0.5～3质量份的炭黑的，更优选为1质量份，这一比例被证实能够最大化复合材料的力学性能。
9、本专利技术的有益效果：本专利技术的创新之处在于利用特定粒径的炭黑作为填料，并通过结合pickering乳液混合和熔融共混的两步复合技术优化聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯@炭黑复合材料的微观形态结构，从而实现了相比传统熔融共混方法显著提高的断裂伸长率(高达230％，提高了近15倍)。此外，本方法操作简便、成本低廉，无需复杂的化学合成步骤，符合环保的制备原则，为增容不相容生物可降解聚合物共混物提供了一种高效、经济的新途径。
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1.一种用于不相容生物可降解聚合物共混物的增容方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为(90～60)∶(10～40)∶(0.5～3)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为70∶30∶(0.5～3)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为70∶30∶1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炭黑的粒径为30～45nm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一包括：将聚丁二酸丁二醇酯溶于二氯甲烷中作为油相，将炭黑分散在水溶液中作为水相，将油相及水相进行Pickering乳液共混，对共混物进行后处理，制得复合物母粒。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述后处理包括：对共混物进行搅拌以挥发二氯甲烷，随后抽滤除水并干燥，制得复合物母粒。
8.一种通过权利要求1～7任一方法制备得
9.如权利要求8所述的聚合物复合材料，其特征在于，所述聚合物复合材料以聚乳酸为连续相，以炭黑为填料包覆于聚丁二酸丁二醇酯表面为分散相。
...【技术特征摘要】
1.一种用于不相容生物可降解聚合物共混物的增容方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为(90～60)∶(10～40)∶(0.5～3)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为70∶30∶(0.5～3)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法中原料聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、炭黑的质量比为70∶30∶1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炭黑的粒径为30～45nm。<...
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