[发明专利]一种聚乳酸/尼龙11合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术及生态环境材料领域，尤其涉及一种高性能全生物质来源的聚乳酸/尼龙11合金材料及其制备方法。

背景技术

资源和环境是人类面临的重大重要问题。传统高分子材料来源于不可再生的石化资源，在不可再生的石油资源枯竭期到来之前，可再生的、特别是来源于生物质的高分子材料引起了全球的关注。在过去10年中，聚乳酸材料受到工业界的广泛兴趣，原因包括：一是聚乳酸生产原料源于植物，不依赖于石油，在不可再生的石油资源枯竭期到来之前，可再生的产品必将成为全球范围的紧俏品。二是聚乳酸使用后在一定条件下能生物降解，不产生白色污染，这对于包装材料而言尤为重要。三是聚乳酸属于一种低能耗产品，比以石油产品为原料生产的聚合物低30％-50％能耗。四是聚乳酸的生产、加工和消费后处理过程中的二氧化碳排放量也比普通聚合物材料低20％左右。因此，聚乳酸产品的广泛应用不仅对于减少人类对石油等有限资源的依赖以及建设低碳社会有着重要的意义，而且能降低白色污染，缓解人类面临的环境问题。然而，聚乳酸本身的韧性不足、抗冲性能差，这极大限制了聚乳酸材料的大范围应用。

围绕聚乳酸的增韧，国内外已有众多专利文献。专利CN101955639A公开了一种利用聚氨酯弹性体增韧聚乳酸的方法，CN101168617和CN101935390A则使用脂肪族的聚酯作为增韧剂提高聚乳酸的抗冲击性能。特开2007-63435公开了一种使用聚乙烯弹性体增韧聚乳酸的方法。然而所有这些文献无一另外的都使用橡胶作为增韧剂改善聚乳酸的韧性，而且为达到较好的增韧效果，橡胶含量通常大于15％。橡胶的加入虽然提高了材料的韧性，但不可避免地降低了材料的模量和强度，此外，所用的橡胶全部来源于石化原料合成。如何在提高聚乳酸冲击韧性的同时，不过度降低其强度一直是聚乳酸材料改性的一个重要问题。同时制备全生物质来源且性能优异的高分子材料也是高分材料发展的重要方向。

尼龙11是一种性能优异的工程塑料，具有优异的抗冲击性能，较高的模量和拉伸强度，良好的耐油耐溶剂性能。尤为重要的是，尼龙11的合成原料是蓖麻油，也是一种完全的来自于生物质的高分子材料。鉴于聚乳酸和尼龙11物理力学性能上的互补性以及原料的可再生性，制备聚乳酸和尼龙11的合金材料具有重要的应用价值。非专利文献(polymer 2011，52，1417-1425)将聚乳酸和尼龙11进行熔融共混制备全生物质来源的高分子合金材料，然而由于聚乳酸和尼龙11缺乏相容性，制备材料相区尺寸大、界面粘接差，因而材料机械力学性能未有改善。

本发明通过在聚乳酸和尼龙共混物中加入少量的第三组分，通过合理调节合金材料的加工方法，调控材料的微观结构，制备性能力学强度高、韧性优异的全生物质聚乳酸/尼龙11合金，可望在电子、建材、汽车等行业应用。

发明内容

本发明所需解决的技术问题在于提高两种源于生物质高分子材料(即聚乳酸和尼龙11)的相容性，制备出物理力学性能优异的聚乳酸/尼龙11合金材料。本发明提供一种基于聚乳酸和尼龙11的聚合物合金材料及其制备方法。所发明的合金材料模量及力学强度高、抗冲击性能优异，可望在电子、建材、汽车等行业中获得应用。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种聚乳酸/尼龙11合金材料，所述聚乳酸/尼龙11合金材料主要由聚乳酸、尼龙11和第三组份经熔融混炼设备进行熔融共混得到，基于所述的聚乳酸和尼龙11，聚乳酸的质量分数为5-95％，尼龙11的质量分数为5-95％，所述的第三组分的质量为聚乳酸和尼龙11的总质量的0～15％，优选3-9％，其中的0表示无限接近于0但不为0；所述第三组份为含环氧基团的弹性体，是可与聚乳酸和尼龙11在混炼条件下发生反应的弹性体。

这里聚乳酸/尼龙11合金材料主要由聚乳酸、尼龙11和第三组份制备得到，“主要”的含意是聚乳酸/尼龙11合金材料必不可少的主要的组成成份有这三种，只有这三种成份也可以，但是也允许聚乳酸/尼龙11合金材料中还含有一些对主要功能没有影响的添加剂。

本发明也可以不加添加剂，所述聚乳酸/尼龙11合金材料由聚乳酸、尼龙11和第三组份经熔融混炼设备进行熔融共混得到，基于所述的聚乳酸和尼龙11，聚乳酸的质量分数为5-95％，尼龙11的质量分数为5-95％，所述的第三组分的质量为聚乳酸和尼龙11的总质量的0～15％，其中的0表示无限接近于0但不为0。