本发明涉及工程塑料
技术领域：
，特别涉及一种聚乳酸聚酰胺共混物及其制备方法。
背景技术：
：聚乳酸属于脂肪族热塑性聚酯，具有生物可降解性，其合成原料为可再生资源。作为21世纪最具发展前景的绿色环保材料，成为各国重点研究的材料。聚乳酸具有良好的加工性能，并且优异的拉伸强度和透光性，可用传统的挤出、注塑、吹塑等加工方法制备各种塑料制品。但聚乳酸的抗冲击性能差，抗冲击强度小于5kJ/m2，大大的限制了其广泛应用。因此围绕聚乳酸脆性严重的缺点，国内外展开广泛的研究。聚乳酸的改性技术包括共聚改性、共混改性、复合改性、交联改性等，其中，采用多组分共混的方法提高聚乳酸的韧性是主要的技术手段，如使用柠檬酸酯、环氧大豆油等低分子组分进行增塑，提高韧性并保持高透明性。改性后的聚乳酸树脂可应用于制备食品包装薄膜及饮料瓶等食品包装领域。然而用此类低分子组分增韧效果并不明显，且小分子物质向表面迁出引发的外观问题限制聚乳酸的应用。技术实现要素：本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种聚乳酸聚酰胺共混物，该聚乳酸聚酰胺共混物的抗冲击性能优异，机械性能强。本发明的另一个目的还在于提供了一种聚乳酸聚酰胺共混物的制备方法，该制备方法具有简单易操作的特点。为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：一种聚乳酸聚酰胺共混物，包括以下组分及其重量份：优选的，所述聚酰胺为己内酰胺和/或碳原子个数为7-16的内酰胺开环聚合而成的聚酰胺、与碳原子个数大于等于4的二元胺和碳原子个数大于等于6二元羧酸缩聚而成的聚酰胺中的至少一种。优选的，所述内酰胺的碳原子数为10-12个，所述二元胺的碳原子数大于等于6个，所述二元羧酸的碳原子数大于等于10个。优选的，所述聚乳酸的熔点为120-185℃，数均分子量5-40万。聚酰胺具有优异的刚韧平衡性，具有较高的耐热温度，同时聚酰胺和聚乳酸之间可以形成氢键作用，提高两者共混的相容性，因此两者共混可以提高聚乳酸的耐热性能和抗冲击性能，此外，还改善其他机械性能。聚酰胺相对于常规聚酰胺而言，具有较长的碳链结构，分子链的柔顺性较之常规聚酰胺或者聚乳酸而言要高得多，因此分子发生强迫高弹形变产生的形变量要大的多，表现为改善的冲击强度和断裂伸长率。优选的，所述纳米物理增容剂为纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、碳纳米管或石墨烯中的一种。进一步的优选，所述纳米物理增容剂为疏水改性的纳米物理增容剂。再进一步优选，所述纳米物理增容剂为疏水改性的纳米二氧化硅，所述疏水改性的纳米二氧化硅是通过纳米二氧化硅与疏水改性剂反应制备而成的，所述疏水改性剂包括六甲基二硅氮烷、三甲氧基苯基硅烷。所述的纳米物理增容剂，从增容的方式而言不同于反应性增容，而是通过物理方式改善聚酰胺与聚乳酸的界面相互作用。为了使聚酰胺与聚乳酸之间的相容性进一步提升，使用纳米物理增容剂在分散相破碎-凝聚过程中起到了重要的作用，分布于分散相与流动相界面，减少界面张力，阻碍小粒径的分散相重新凝聚为大粒径的分散相，对提高共混物的抗冲击强度有很大的帮助。优选的，所述的化学增容剂为马来酸酐和烯类单体共聚而成。所述烯类单体为乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯或丙烯酸中的一种，所述共聚的方式为交替共聚或嵌段共聚。化学增容剂既可以与聚酰胺反应，又可以与聚乳酸反应，所形成的聚酰胺-聚乳酸共聚物，充当两个相容性差的树脂间相容剂，进一步改善应力在界面间的传递，提高材料的机械性能。优选的，所述填充剂为纤维状填充剂、非纤维状填充剂和聚合物填充剂中的至少一种。进一步优选，所述纤维状填充剂为玻璃纤维、碳纤维和有机纤维中至少一种；所述非纤维状填充剂为氧化铝、炭黑、粘土、磷酸锆、高岭土、碳酸钙、铜、硅藻土、石墨、云母、硅石、二氧化钛、沸石、滑石和硅灰石中至少一种；所述聚合物填充剂为玻璃珠和/或玻璃粉末。再进一步优选，所述玻璃纤维的直径为7μm-14μm。优选的，所述抗氧剂为仲芳胺类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫酯化合物类抗氧剂中的至少一种。进一步优选，所述仲芳胺类抗氧剂为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺(CAS：10081-67-1)；所述受阻胺类抗氧剂为聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}(CAS：70624-18-9)；所述受阻酚类抗氧剂为1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷(CAS：1843-03-4)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(CAS：27676-62-6)、4,4'-亚丁基双(6-叔丁基间甲酚)(CAS：85-60-9)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS：2082-79-3)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(CAS：6683-19-8)、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(CAS：90498-90-1)和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(CAS：1709-70-2)中的至少一种；所述亚磷酸酯类抗氧剂为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(CAS：3806-34-6)、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(CAS：80693-00-1)、2-2’-亚甲基双(4，6-二丁基-苄基)-2-乙基己基亚磷酸酯(CAS：126050-54-2)、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS：31570-04-4)，亚磷酸三壬基苯酯(CAS：26523-78-4)和4,4'-对开异丙基二苯基C12-15-醇亚磷酸酯(CAS：96152-48-6)中的至少一种；所述硫酯化合物类抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(CAS：29598-76-3)。优选的，所述抗氧协效剂为羟基胺或3-芳基-苯并呋喃酮中的至少一种。所述羟基胺和3-芳基-苯并呋喃酮作为自由基捕获剂，保证聚乳酸共混物在加工使用过程中的稳定性，同时不影响聚乳酸共混物在特定的堆肥条件下降解，减少环境压力。本发明还提供了一种聚乳酸聚酰胺共混物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：聚乳酸60-99份、聚酰胺1-40份、纳米物理增容剂0.1-5份、化学增容剂1-7份、填充剂0-60份、抗氧剂0-2份、抗氧协效剂0-2份；步骤2：将步骤1中的聚乳酸和聚酰胺干燥至水分含量小于1500ppm；步骤3：将步骤2中干燥后的聚乳酸和聚酰胺，与步骤1中的纳米物理增容剂、化学增容剂、抗氧剂和抗氧协效剂混合，并加入双螺杆挤出机，步骤1中的填充剂从双螺杆挤出机中段的侧喂料口加入，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得本发明的聚乳酸聚酰胺共混物。本发明的有益效果如下：1.本发明使用增容剂，极大的改善了聚乳酸与聚酰胺的界面相容性和相互作用，提高了聚乳酸的冲击强度和耐热性能。2.本发明使用物理增容和化学增容两种方式共同改善聚乳酸和聚酰胺的相容作用，通过相容剂的复配既改善分散相尺寸，又增加应力在界面的传递，提高机械性能。3.本发明提供的制备方法简单易行，应用更广泛。具体实施方式下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。对比例和实施例中所用到原材料的生产厂家和型号见下表：对比例1步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：90kg聚乳酸、10kg聚酰胺6、和0.1kg抗氧剂1010。步骤2：将聚乳酸、聚酰胺6、和抗氧剂1010混合，并加入双螺杆挤出机，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得对比例1的聚乳酸聚酰胺共混物。对比例2步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：90kg聚乳酸、10kg聚酰胺610、0.1kg抗氧剂1010、和1kg纳米二氧化硅。步骤2：将聚乳酸、聚酰胺610、抗氧剂1010混合、和纳米二氧化硅混合，并加入双螺杆挤出机，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得对比例2的聚乳酸聚酰胺共混物。对比例3步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：90kg聚乳酸、10kg聚酰胺610、0.1kg4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺、和1kg六甲基二硅氮烷改性纳米二氧化硅。步骤2：将聚乳酸、聚酰胺610、4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺、和六甲基二硅氮烷改性纳米二氧化硅混合，并加入双螺杆挤出机，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得对比例3的聚乳酸聚酰胺共混物。实施例1-3中给出了制备本发明聚乳酸/聚酰胺共混物的方法，并提供了制备共混物的具体原材料。实施例1步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：90kg聚乳酸、10kg聚酰胺、1kg六甲基二硅氮烷改性纳米二氧化硅、5kg丙烯马来酸酐共聚物、和0.1kg抗氧剂1010；步骤2：将步骤1中的聚乳酸和聚酰胺干燥至水分含量小于1500ppm；步骤3：将步骤2中干燥后的聚乳酸和聚酰胺，与步骤1中的六甲基二硅氮烷改性纳米二氧化硅、丙烯马来酸酐共聚物、和抗氧剂1010混合，并加入双螺杆挤出机，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得实施例1的聚乳酸聚酰胺共混物。实施例2步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：90kg聚乳酸、10kg聚酰胺、1kg六甲基二硅氮烷改性纳米二氧化硅、5kg乙烯马来酸酐共聚物、0.1kg抗氧剂1010、和0.1kg4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺；步骤2：将步骤1中的聚乳酸和聚酰胺干燥至水分含量小于1500ppm；步骤3：将步骤2中干燥后的聚乳酸和聚酰胺，与步骤1中的六甲基二硅氮烷改性纳米二氧化硅、乙烯马来酸酐共聚物、抗氧剂1010、和4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺混合，并加入双螺杆挤出机，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得实施例2的聚乳酸聚酰胺共混物。实施例3步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：60kg聚乳酸、40kg聚酰胺、5kg二甲基二氯硅烷改性纳米二氧化硅、7kg丙烯马来酸酐共聚物、0.1kg抗氧剂1010、0.1kg3-芳基-苯并呋喃酮、和20kg玻璃纤维；步骤2：将步骤1中的聚乳酸和聚酰胺干燥至水分含量小于1500ppm；步骤3：将步骤2中干燥后的聚乳酸和聚酰胺，与步骤1中的二甲基二氯硅烷改性纳米二氧化硅、丙烯马来酸酐共聚物、抗氧剂1010、3-芳基-苯并呋喃酮，并加入双螺杆挤出机，玻璃纤维从双螺杆挤出机中段的侧喂料口加入，在180-220℃的温度下挤出，同时经过冷却和造粒，即获得实施例3的聚乳酸聚酰胺共混物。对比例1-3和实施例1-3所制备的聚乳酸共混物经过相关的测试，结果如下表所示：维卡软化点温度/℃拉伸强度/MPa冲击强度/J/mm2对比例1655424对比例2695726对比例3715826实施例1725928实施例2756029实施例3804835改性前聚乳酸565815注：拉伸强度按照GB/T1040-1992，冲击强度按照GB/T1043-93，维卡软化点温度按照GB/T1040-1992根据上表的测试结果可知，本发明所获得的聚乳酸聚酰胺共混物与现有技术相比，其机械性能得到了很大的改进。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关
技术领域：
的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。当前第1页1 2 3