[发明专利]蒙脱土改性全降解高分子材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒙脱土改性全降解高分子材料的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

高分子材料具有质轻、强度高、耐久性好、易于成型等优良特点，使得其在日常生活中具有广泛的应用。然而，由于高分子材料耐久性好，化学结构稳定，在自然环境中非常难以自然降解，导致土壤、水体等受到严重的污染。因此可降解高分子材料尤其是可生物降解高分子材料得到了非常广泛的关注以及产品开发。

生物全降解高分子材料的原料来源广泛，在自然环境中一定时间可以完全降解为小分子物质，并且产物对环境无污染，目前已制备了多种生物可降解塑料产品并得到了一定程度的应用。但是由于生物可降解高分子材料普遍具有机械性能不够、水汽阻隔性能差、热稳定性差等缺点，限制了其大规模的使用，通过无机填料对其改性具有较好的可行性。

蒙脱土作为一种具备层状结构的片状无机粉体，可以同时达到增强和增韧的效果，并且片状结构对水汽阻隔性有巨大的帮助，因此在高分子材料的改性过程中作为一种常用添加剂被广泛使用。因为蒙脱土来源简单，并且对环境并无污染，因此蒙脱土作为生物可降解材料的添加剂也被大量研究。由于蒙脱土片层结构的插层和剥离效果直接决定了其作用效果，因此插层剥离改性是蒙脱土研究的重点。

目前，蒙脱土的插层主要采用两种方法，采用高分子直接与蒙脱土混合插层和蒙脱土原位聚合插层。中国发明专利CN200510030494.9将聚乳酸和蒙脱土熔融混合，通过双螺杆挤出造粒形成插层结构，使用相容剂提高了聚乳酸和蒙脱土之间的作用力，使用大长径比的双螺杆增强了分散及插层效果，获得了插层的聚乳酸蒙脱土材料。上海弘睿化工专利CN201610795447.1将PBAT与蒙脱土通过双螺杆熔融混合挤出，使用相容剂提高两者相互作用力，获得蒙脱土插层改性PBAT材料，同时制备了PBAT薄膜，最薄可致5μm，强度可达20MPa，水蒸气透过率240g/(m²·24h)。由于蒙脱土层间间距极小，经过改性的蒙脱土层间间距对比高分子材料依然很小，导致高分子不能很好的进去蒙脱土层间，从而使得插层与剥离效果较差，蒙脱土的改性效果不明显。

中国专利CN200510023647.7中采用丙交酯与蒙脱土共混，由于丙交酯较小的分子量及分子体积，很容易进入蒙脱土层间间隙，然后催化丙交酯原位聚合得到聚乳酸，得到的蒙脱土完全被聚乳酸插层，并获得部分剥离的结构，该方法制备产品的蒙脱土含量低，效率较低，不能适应规模化生产。中国专利CN201210044664.9提及一种羟基官能化聚酯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，采用多种羧酸、二环氧物与有机改性蒙脱土原位聚合得到改性高分子材料，但该方法为一次聚合反应，反应较难控制，并且得到产物机械性能较差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种蒙脱土改性全降解高分子材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种蒙脱土改性全降解高分子材料的制备方法，其包括如下步骤：

将蒙脱土与单体A和单体B进行原位聚合，得到低分子量聚合产物；

将所述低分子量聚合产物与单体A、单体B和功能助剂进行聚合物，得到中分子量聚合产物；

将所述中分子量聚合产物与可生物降解高分子材料和功能助剂进行双螺杆挤出造粒，得到所述蒙脱土改性全降解高分子材料；

其中，所述低分子量聚合物产物的数均分子量为500～5000，所述中分子量聚合产物的数均分子量为10000～50000。

作为优选方案，所述蒙脱土选自钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、经过有机改性剂改性过的蒙脱土中的至少一种。

由于有机改性剂可以进入蒙脱土的层间，对蒙脱土进行预插层，使蒙脱土层间距变大，故优选有机改性过的蒙脱土。有机改性剂为铵盐，所述铵盐可以为十八烷基三甲基铵盐、十八烷基铵盐、双十八烷基铵盐、三乙氧基丙基硅氧烷铵盐、十六烷基三甲基铵盐、十四烷基铵盐、四甲基铵盐和四丁基铵盐中的一种或几种，优选的，所述铵盐为十八烷基铵盐、十六烷基三甲基铵盐、三乙氧基丙基硅氧烷铵盐中的一种或几种。

作为优选方案，所述有机改性剂选自十八烷基三甲基铵盐、十八烷基铵盐、双十八烷基铵盐、三乙氧基丙基硅氧烷铵盐、十六烷基三甲基铵盐、十四烷基铵盐、四甲基铵盐、四丁基铵盐中的一种或几种。

作为优选方案，所述单体A为丙交酯、乳酸、低分子量聚乳酸中的一种或几种，所述单体B为丁二醇、己二酸、对苯二甲酸二甲酯、低分子量己二酸丁二醇酯、低分子量对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种。