[发明专利]一种尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术及生态环境材料领域，尤其涉及一种高性能生物基来源的尼龙11/聚乳酸合金及其制备方法和应用。

背景技术

高分子材料是国民经济的支柱产业之一，其绝大部分来源于石油产品，但我国石油资源十分短缺，随着中国石油对外依存度的攀升，石油战略安全问题已经十分严峻地摆在我们面前，石油资源匮乏成为制约经济和社会可持续发展的“瓶颈”。同时高分子材料很难降解，产生的白色污染严重影响人类生存环境，利用可再生生物资源开发高分子新材料，是能源替代的重要途径。

聚乳酸（PLA）是一种生物基高分子材料，其具有较高的强度和模量，可以从可再生的生物资源（淀粉和糖类）中制备，摆脱了对石油资源的依赖，而且其具有独特的生物可降解性和生物相容性，吸引了人们的极大关注，现在，聚乳酸材料的应用己经由最初的包装材料等短使用周期商品和用后回收困难的商品发展到农林水产业、土木建筑业、日常生活用品等具有较长使用周期的商品，甚至用作汽车、电子电器领域等高性能的耐久性商品。但是，由于聚乳酸树脂结晶速度慢，成型制品收缩率大，尺寸稳定性差，本身质脆，加工热稳定性差，以及制品耐久性差等缺点，限制了其作为工程塑料的应用。

中国专利CN 102352094 A公开了一种高韧高耐热聚乳酸合金材料及其制备方法，其提供的高韧高耐热聚乳酸合金材料含有10-80份聚乳酸、10-80份耐热型人工高分子、5-15份增韧剂、0.4-1份水解抑制剂、0.1-1份抗老化剂、0.1-1份抗氧剂。其后，中国专利CN 102504504 A，在上述专利的基础上，进一步优化了技术方案，提供了一种高抗冲击耐热聚乳酸合金材料及其制备方法，所述合金材料组分包括：39-70wt％的聚乳酸、20-45wt％的耐热高分子、6-15wt％的抗冲击改性剂、0.4-1wt％的水解抑制剂、0.5-1wt％的熔体增强剂及0.1-2wt％的抗氧剂。但是，由以上专利的实施例的详细记载可知，前述发明专利仅仅是通过共混形成高分子合金的方法解决了聚乳酸抗冲击强度和耐热性难以同时改进的困难情况，使得制备的高分子合金材料在抗冲击性和耐热性能方面有所改善，拓展了聚乳酸的应用领域，但是对于伸拉强度、弯曲强度等指标则未详细报导，因而其综合性能不得而知。

中国专利CN 106496973 A公开了一种聚乳酸/尼龙6合金生物降解材料及其制备方法，该发明方法主要是针对目前制备聚乳酸共混或共聚可生物降解高分子材料合金存在的技术局限性，以及与聚乳酸单体共聚的高分子材料单体材料成本较高且种类较少的技术问题，以尼龙6与聚乳酸进行共混。通过添加增容剂、增塑剂和络合剂，降低尼龙6的结晶和提高聚乳酸与尼龙6的相容性，来解决非生物降解高分子材料尼龙6变成生物降解高分子材料的难题。但是，尼龙6的熔点较低，而且工艺温度范围很宽，在加工过程中很容易吸收水分，并因受潮（水含有超过0.25%）而造成成型改变，此外成型后的产品存在一定的收缩性，其制成的高分子合金材料的多种机械品质和特性都要受到吸湿性和收缩性的影响，因此加工使用极不方便。

中国专利CN 102391628A使用了聚乳酸和尼龙11作为原料，制备了一种聚乳酸/尼龙11合金材料，该发明方法是通过添加第三组份EGMA-g-SAN(聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯-丙烯晴)，从而改善合金材料的界面粘结性和材料力学性能，但是该方法未能解决制备的聚乳酸/尼龙11合金材料不稳定易降解的技术问题，制备的高分子合金材料的使用寿命低，制品易变色，发黄。此外，其添加的第三组份价格比较昂贵。

发明内容

本发明的目的就是为了解决尼龙11/聚乳酸合金在加工过程中相容性和稳定性差的问题，制备出了一种增强增韧的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金材料，所制备的材料拉伸强度大，模量高，抗冲击性能得到提高、加工过程中热稳定性好、价格便宜、对设备要求低，适合工业化生产。

本发明是通过以下技术方案实现。

本发明所述的尼龙11/聚乳酸生物基高分子合金主要由尼龙11、聚乳酸、相容剂、稳定剂组成，主要的含意是尼龙11/聚乳酸生物基合金必不可少的组成成分有尼龙11、聚乳酸、相容剂和两种稳定剂共五种成分，其质量份数分别为，30～70份尼龙11、30～70份聚乳酸、1～8份相容剂、0.1～0.6份稳定剂。