一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料及其制备方法。

背景技术：

1、塑料制品在方便了人类生活的同时，导致大量废弃塑料无法处理，造成白色污染，常规的塑料都由石油基高分子制备，为不可再生资源。因此，生物基可降解塑料制品的开发与应用一直是近年来的热门话题。聚乳酸作为一种的生物基高分子，同时具有生物可降解的特点，被人类在代替石油基塑料方面寄予厚望，然而聚乳酸本身的韧性较差、抗冲性能不足，在一般情况下表现出脆性，制约了聚乳酸的应用。

2、为改善聚乳酸的韧性，人们常用弹性体与聚乳酸共混来改性聚乳酸。一方面，弹性体所具有的韧性可以弥补聚乳酸韧性不足的缺点，另一方面，聚乳酸的高强度可以提高弹性体强度不高的缺点，两种材料优势互补，得到同时兼具强度与韧性的高性能生物基复合材料。目前将聚乳酸与石油基弹性体混合是最简单和最有效的增韧聚乳酸的方法，如聚乙烯，聚氨酯，聚乙烯-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯，和(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)共聚物等，然而，添加以聚乳酸为分散相的石油基弹性体严重影响聚乳酸的可持续性和生物降解性。

3、制备完全生物基的聚乳酸韧性材料至关重要。聚酰胺11也是一种从蓖麻油中提取出来的生物基材料，它具有较好的韧性，优异的抗冲击强度等优点。将聚酰胺11作为第二组分加入到聚乳酸中改性，可以得到两个主要组分都是生物基材料的复合材料，符合绿色环保的发展理念。然而由于聚合物的界面作用使得两相之间出现相分离，最终导致直接熔融共混得到的复合材料性能并不能得到明显提升，专利cn102391628a在聚乳酸和尼龙11中加入第三组分弹性体聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯-丙烯腈改善组分之间的相容性，使得复合材料的抗冲击强度和韧性得到提高，但其拉伸强度和模量却出现大幅降低，且弹性体为石油基材料，破坏了聚乳酸材料的生物可降解性能。

技术实现思路

1、本方案提供了一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料及其制备方法，提供了一种兼备拉伸强度和韧性的全生物基的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料。

2、为实现以上目的，本方案提供了一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法，包括以下步骤：

3、取重量百分比为60％-80％的聚乳酸、10-39％的聚酰胺11以及1％-10％的环氧大豆油；

4、将聚乳酸、聚酰胺11、环氧大豆油混合均匀，加入到熔融共混设备中在60-80r/min，180-230℃熔融共混5-10min，随后经过出料、冷却、切粒、干燥制得生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料。

5、在一些实施例中，加入重量百分比为0.1-0.3％的引发剂，引发剂为过氧化二异丙苯。

6、在一些实施例中，环氧大豆油的环氧值大于6。环氧大豆油分子链上的环氧基团与聚乳酸和聚酰胺11的端基反应从而形成适度的交联网络。

7、在一些实施例中，熔融共混设备在60-80r/min，180-230℃熔融共混5-10min，随后经过出料、冷却、切粒、干燥制得生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料

8、在一些实施例中，所述熔融共混设备为密炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中的任意一种。

9、第二方面，本方案提供了一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料，根据上述生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法制备得到。

10、在一些实施例中，本方案的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的断裂伸长率为146-402％。

11、相较于现有技术，本方案具有以下特点和有益效果：

12、(1)本发明使用聚乳酸，聚酰胺11和环氧大豆油共混，制备的复合材料全部为生物基来源，可以减少不可再生资源的利用，绿色可持续，复合可持续发展理念，制备的复合材料为一种全生物基的生物可降解材料，符合绿色环保的发展理念。

13、(2)环氧大豆油分子链上的环氧基团能与聚乳酸和聚酰胺11分子链末端发生反应形成适度的交联网络，使得聚乳酸分子与聚酰胺11分子之间形成连接，增强两相之间的相容性，提高聚乳酸和聚酰胺11的界面相容性，促进界面应力传递，适度交联网络也有利于力学性能的提升，获得综合性能优异的聚乳酸材料。

14、(3)本发明所使用的材料均为工业原料，使用的设备主要为熔融共混设备，工艺设备简单，生产成本低，适用于规模化工业生产。

15、(4)制备的复合材料弥补聚乳酸质脆的缺陷，具有卓越的拉伸强度、延展性与耐冲击性能，能直接用于薄膜、包装材料、板材等领域，生产过程简单，成本低，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法，其特征在于，加入重量百分比为0.1-0.3％的引发剂，引发剂为过氧化二异丙苯。

3.根据权利要求1所述的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法，其特征在于，环氧大豆油的环氧值大于6。

4.根据权利要求1所述的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法，其特征在于，熔融共混设备在60-80r/min，180-230℃熔融共混5-10min。

5.根据权利要求1所述的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法，其特征在于，所述熔融共混设备为密炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中的任意一种。

6.一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料，其特征在于，根据上述权利要求1到5任一所述的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料的制备方法制备得到。

7.根据权利要求6所述的生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料，其特征在于，断裂伸长率为146-402％。

技术总结
本发明提供一种生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料及其制备方法，取重量百分比为60％‑80％的聚乳酸、10‑39％的聚酰胺11以及1％‑10％的环氧大豆油，将聚乳酸、聚酰胺11、环氧大豆油混合均匀，加入到熔融共混设备中制备得生物基强韧聚乳酸/聚酰胺11材料，共混体系中环氧大豆油，聚乳酸和聚酰胺11分子链间形成适度的交联网络，提高聚乳酸和聚酰胺11的界面相容性，同时主体材料聚乳酸，聚酰胺11，环氧大豆油均为生物基材料，符合绿色环保的发展理念。制备的复合材料弥补聚乳酸质脆的缺陷，具有卓越的拉伸强度、延展性与耐冲击性能，能直接用于薄膜、包装材料、板材等领域，生产过程简单，成本低，具有良好的应用前景。

技术研发人员：包建娜,张梓君,吕汪洋
受保护的技术使用者：现代纺织技术创新中心（鉴湖实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7