本申请涉及高分子复合材料领域，更具体地说，它涉及一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金及其制备方法。
背景技术：
生物基尼龙为pa(聚酰胺)中的一类，其分子主链上含有重复酰胺基团，生物基尼龙所需的二酸单体主要通过植物油裂解或葡萄糖酵解得到，而这些二酸单体一般为长碳链，其碳原子数不小于10，同时与戊二胺单体合成的生物基尼龙为长链尼龙。
这种生物基尼龙具有自润滑、耐油性好及成型加工容易的优点，但同时也存在韧性差、耐热性差的缺陷，这些缺陷同样限制其发展，使得生物基尼龙无法在高温等环境中使用。
pc(聚碳酸酯)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，其具有韧性好、耐热性好的优点，但同时也具有不易加工成型、易应力开裂、缺口冲击强度小的缺点，pc所存在的缺陷限制了其发展。
由于生物基尼龙和pc的结晶性存在较大的差异，使得生物基尼龙和pc的相容性较差，改性的难度较大，为了降低生物基尼龙和pc的改性难度，本申请人尝试在环氧型相容剂条件下对生物基尼龙和pc进行改性，但经过环氧型相容剂改性后的生物基尼龙/聚碳酸酯合金的机械性能不佳，其断裂伸长率仅为99％，弯曲模量为1795mpa，以及缺口冲击强度为31kj/m2。
技术实现要素：
本申请的目的在于对生物基尼龙和pc进行改性，从而扩大生物基尼龙和pc的使用范围，本申请提供一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，采用如下的技术方案：
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，由包括以下重量份的原料制得：
所述增容剂由反应型增容剂和弹性体增容剂复配而成。
通过采用上述技术方案，反应型增容剂与生物基尼龙端氨基和pc的端羧基进行反应，增大生物基尼龙和pc之间的界面粘接强度，促进生物基尼龙和pc之间的相容性；而弹性体增容剂的链段与pc的分子链相容性较好，使得pc相均匀且稳定地分散在生物基尼龙相中，增大两者之间的相容性，同时弹性体增容剂的柔性链段起到界面增韧作用。
因此，反应型增容剂和弹性体增容剂复配在提高生物基尼龙和pc的相容性方面起到协同作用，使得生物基尼龙和pc的相容性增大，生物基尼龙/聚碳酸酯合金能够兼具生物基尼龙的耐油性好、易成型的特点和pc机械性能好、耐高温的特点，扩大生物基尼龙和pc生物基尼龙和pc的单一应用范围；
同时，由于生物基尼龙和pc的相容性增大，生物基尼龙/聚碳酸酯合金的机械性能得到显著的提升，其断裂伸长率由99％提高至140％，弯曲模量由1795mpa提高至2000mpa，以及缺口冲击强度由31kj/m2提高至76kj/m2。
可选的，所述反应型增容剂选取环氧树脂和/或含有环氧基的丙烯酸共聚物，所述弹性体增容剂选取苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐三元共聚物和/或马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
通过采用上述技术方案，环氧基树脂和丙烯酸共聚物中含有的环氧基增容效果较好，而苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐三元共聚物和马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的马来酸酐均能与生物基尼龙的末端羧基反应，苯乙烯链段部分由于pc的链段相容性较好，促进生物基尼龙和pc两两相容，促进了界面相容性，同时弹性体增容剂起到界面增韧作用，与环氧型增容剂共同改善生物基尼龙/聚碳酸酯合金的韧性。
可选的，所述生物基尼龙与pc的质量比为(1-2.5):1。
通过采用上述技术方案，生物基尼龙的熔点低于pc的粘流温度，且环氧基与酰胺基的反应速率高于酰胺基与羧基的反应速率，因此，若生物基尼龙的掺量超过此范围时，环氧基型相容剂与pc的反应比例降低，从而使得生物基尼龙与pc之间的相容性降低。
可选的，所述反应型增容剂与弹性体增容剂的质量比为1:(3-4)。
通过采用上述技术方案，当反应型增容剂与弹性体增容剂的质量比过大时，易发生副反应，反应型增容剂与pc或pa发生原位嵌段共聚物，消耗了部分pc或pa，使得生物基尼龙与pc之间的相容性降低。
可选的，还包括重量份为0.5-1份的蒙旦蜡。
通过采用上述技术方案，蒙旦蜡是良好的内润滑剂，其降低生物基尼龙/聚碳酸酯合金反应时产生的分子内摩擦力，降低生物基尼龙受到分子链摩擦产生的热量导致热分解的可能性，提高生物基尼龙/聚碳酸酯合金的相容性。
可选的，还包括重量份为0.5-1份的1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-o-[(4-丙苯基)亚甲基]-壬醇。
通过采用上述技术方案，1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-o-[(4-丙苯基)亚甲基]-壬醇促进生物基尼龙/聚碳酸酯合金的晶核生成，使得生成的生物基尼龙/聚碳酸酯合金晶核完整规则，有利于提高生物基尼龙/pc的抗冲击强度、屈服强度；同时进一步改善了生物基尼龙/聚碳酸酯合金的耐油性。
可选的，所述生物基尼龙选取pa513。
通过采用上述技术方案，生物基尼龙的亚甲基含量较高时，吸湿率降低，同时分子链的柔性增大，提高生物基尼龙/聚碳酸酯合金的韧性，但随亚甲基含量的持续增加，分子链的柔性持续增大，使得生物基尼龙/聚碳酸酯合金的晶体堆积密度小，生物基尼龙/聚碳酸酯合金易被油性溶剂渗透，造成生物基尼龙/聚碳酸酯合金耐油性降低。
可选的，所述抗氧剂选取四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
通过采用上述技术方案，抗氧剂起到抗紫外氧化的作用，延长生物基尼龙/聚碳酸酯合金的使用寿命。
第二方面，本申请提供一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金的制备方法，采用如下的技术方案：
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金的制备方法，包括以下步骤：称取上述配方量的生物基尼龙、pc搅拌共混制得混合物1，再将增容剂和抗氧剂投入混合物1中搅拌共混，得到的混合物2，将混合物2投入双螺杆挤出机中在230-250℃下进行熔合、挤出、造粒，制得生物基尼龙/聚碳酸酯合金。
通过采用上述技术方案，生物基尼龙和pc的共混改性的工艺步骤简单，工艺参数易于控制，制得生物基尼龙/聚碳酸酯合金具有较好的机械性能、耐热性和耐油性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请的增容剂采用反应型增容剂和弹性体增容剂复配对生物基尼龙和pc的相容性起到协同作用，反应型增容剂通过反应接枝能够增大生物基尼龙和pc之间的界面粘接强度，提高增容性，而弹性体增容剂的链段与pc链段的相容性较好，使得pc相在生物基尼龙相中分散均匀，增大相容性，显著提高了生物基尼龙和pc之间的相容性，使得生物基尼龙/聚碳酸酯合金的机械性能良好、耐油性好以及耐热性好。
2、本申请的方法工艺步骤简单，工艺参数易于控制，制得生物基尼龙/聚碳酸酯合金具有较好的机械性能、耐热性和耐油性。
具体实施方式
若无特殊说明，以下实施例和应用例中使用的原料均来源于下表：
表1.原料来源
实施例
实施例1
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，由如下步骤制得：
s1、称取50g生物基尼龙pa513和30gpc-1100投入至高速搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物1；
s2、将3gemg-60、5g马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物和5g苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐三元共聚物、0.5g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.5g三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯投入至混合物1中，在高速搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物2；
s3、将步骤2中所得的混合物2投入平行双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机中螺杆各区的温度设置分别为：一区温度180℃，二区温度230℃，三区温度235℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度240℃，机头温度245℃，主机转速为1200rpm，使用2#螺杆，水槽温度为60℃，切粒机转速为1000rpm，制得生物基尼龙/聚碳酸酯合金。
实施例2-10
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，在实施例1的基础上制得，与实施例1的区别点在于：所述生物基尼龙、pc和增容剂的组分和掺加量不同，具体组分和掺加量如下表2所示：
表2.生物基尼龙、pc和增容剂的组分和掺加量
实施例11-13
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，在实施例10的基础上制得，与实施例10的区别点在于：步骤1中还掺加蒙旦蜡，实施例11中蒙旦蜡的掺加量为0.5g；实施例12中蒙旦蜡的掺加量为0.8g；实施例13中蒙旦蜡的掺加量为1.0g。
实施例14-16
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，在实施例13的基础上制得，与实施例13的区别点在于：步骤1中还掺加nx8000i，实施例14中nx8000i的掺加量为0.5g；实施例15中nx8000i的掺加量为0.8g；实施例16中nx8000i的掺加量为1.0g。
对比例
对比例1
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，按照如下步骤制得：
p1、称取50g生物基尼龙pa513、30gpc-1100投入至高速搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物1；
p2、将13gemg-60、0.5g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.5g三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯投入至混合物1中，在高速搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物2；
p3、将步骤2中所得的混合物2投入平行双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机中螺杆各区的温度设置分别为：一区温度180℃，二区温度230℃，三区温度235℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度240℃，机头温度245℃，主机转速为1200rpm，使用2#螺杆，水槽温度为60℃，切粒机转速为1000rpm，制得生物基尼龙/聚碳酸酯合金。
对比例2
一种生物基尼龙/聚碳酸酯合金，按照如下步骤制得：
p1、称取50g生物基尼龙pa513、30gpc-1100投入至高速搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物1；
p2、将13g马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、0.5g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.5g三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯投入至混合物1中，在高速搅拌机内进行搅拌共混，搅拌转速为7200r/h，进行预混，得到混合物2；
p3、将步骤2中所得的混合物2投入平行双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机中螺杆各区的温度设置分别为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度245℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度250℃，八区温度245℃，九区温度250℃，机头温度255℃，主机转速为1200rpm，使用2#螺杆，水槽温度为60℃，切粒机转速为1000rpm，制得生物基尼龙/聚碳酸酯合金。
性能检测试验
检测方法
生物基尼龙/聚碳酸酯合金的性能检测：
检测结果
实施例1-10的性能检测数据，具体检测结果如下表3所示：
表3.实施例1-10的性能检测结果
实施例11-13的性能检测数据，具体检测结果如下表4所示：
表4.实施例11-13的性能检测结果:
实施例14-16的性能检测数据，具体检测结果如下表5所示：
表5.实施例14-16的性能检测结果:
对比例1-2的性能检测数据，具体检测结果如下表6所示：
表6.对比例1-2的性能检测结果
结合实施例1和对比例1-2并结合表3和6可以看出，反应型相容剂和弹性体相容剂单独使用均对生物基尼龙和pc起到一定的增容作用，但反应型相容剂和弹性体相容剂单独使用时制得的生物基尼龙/聚碳酸酯合金的机械性能、热形变温度和耐油性参数均低于弹性体增容剂和反应性增容剂复配使用的生物基尼龙/聚碳酸酯合金的机械性能、热形变温度和耐油性，因此，采用反应型相容剂和弹性体相容剂进行复配，能够起到协同作用，显著提高生物基尼龙/聚碳酸酯合金的机械性能、耐热性和耐油性。
结合实施例1-5并结合表3可以看出，当生物基尼龙与pc的质量比在2.5:1时，其机械性能较好，断裂伸长率由129％提高至145％，弯曲模量由1893mpa提高至2143mpa，缺口冲击强度由63kj/m2提高至85kj/m2。
结合实施例7和10并结合表3可以看出，当环氧型增容剂替换为等质量的马来酸酐时，通过马来酸酐增容剂-弹性体增容剂改性得到的生物基尼龙/聚碳酸酯合金的拉伸强度和断裂伸长率均低于通过环氧型增容剂-弹性体增容剂改性得到的生物基尼龙/聚碳酸酯合金的拉伸强度和断裂伸长率。
结合实施例5、8-10并结合表3可以看出，反应型增容剂和弹性体增容剂在比例为1:4时，增容剂效果最佳。
结合实施例10-13并结合表3-4可以看出，蒙旦蜡是良好的内润滑剂，随蒙旦蜡的掺加量增加，生物基尼龙/聚碳酸酯合金的流变性提高。
结合实施例13-16并结合表4-5可以看出，掺加1,2,3-三脱氧-4,6:5,7-双-o-[(4-丙苯基)亚甲基]-壬醇，生物基尼龙/聚碳酸酯合金的耐油性得到显著改善，吸油率由0.7％降低至0.1％，拉伸强度残率由71mpa提高至79mpa，断裂伸长残率由129％提高至146％。
综上所述，实施例16的制备方法为生物基尼龙/聚碳酸酯合金的最佳制备方法。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。