一种环保可降解PC/PLA合金组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及工程塑料，尤其涉及一种环保可降解pc/pla合金组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚乳酸(polylactic acid，pla)是一种可生物降解的绿色环保塑料，主要通过丙交酯开环或直接缩聚法得到。由于来源丰富，符合绿色减排目标，是公认的环保环境友好材料，在工程塑料领域得到了越来越快速的发展，广泛的应用于食品药物包装、纺织、医疗等行业。然而随着技术的不断完善，也暴露出pla冲击韧性差、耐热性差、易燃性等缺陷，在一定程度上限制了其应用。聚碳酸酯(polycarbonate，pc)具有较好的韧性和耐热性，将pla与pc共混能综合性能好的合金材料。但由于pla是半结晶高分子，pc为无定形高分子，如何改善pc/pla的相容性是亟待解决的问题。

2、专利cn201010151864a公开了一种无卤阻燃pc/abs/pla合金，其强度和刚性优于普通的阻燃pc/abs，阻燃v0，但缺口冲击较低。专利cn109206874a公开了一种高韧性阻燃pla/pc合金材料的制备方法，该韧性阻燃pla/pc合金材料包括pla、pc、阻燃剂、成核促进剂、增韧剂、扩链剂、酯交换促进剂和加工助剂，通过加酯交换促进剂和增韧剂来改善pla/pc合金材料的韧性，但其缺口冲击性能仍然不高。专利cn111087789a公开了一种高抗冲聚碳酸酯/聚乳酸树脂组合物及其制备方法，通过两种相容剂复配，并辅以一定的酯交换催化剂，以及特定的增韧剂，提高了基材相的柔性和易变形性，制备得到的聚碳酸酯/聚乳酸树脂组合物具有耐化学品和冲击性能，但其组分复杂，经济成本高。

3、综上，为了扩大聚乳酸材料的应用领域，提供一种耐冲击性能优异的环保可降解pc/pla合金材料具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种环保可降解pc/pla合金组合物及其制备方法和应用，通过在该环保可降解合金组合物中添加特定的相容剂，与增韧剂和水解抑制剂进行复配，促进pc/pla的改性结晶，经过熔融挤出，从而得到耐冲击性能良好的高韧性改性pc/pla合金材料。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种环保可降解pc/pla合金组合物，所述环保可降解pc/pla合金组合物的制备原料包括如下重量百分比的组分：

4、

5、在本发明中，通过将特定含量的相容剂、增韧剂和水解抑制剂加入至pc和pla的复合材料中，能够有效改善pc/pla的相容性，从而得到高韧性的pc/pla合金组合物，进而得到耐冲击性能强、环境友好的环保可降解pc/pla合金材料。其中，通过特定含量的相容剂、增韧剂和水解抑制剂直接的复配，能够发挥协同作用，从而显著提高所得pc/pla合金组合物的抗冲击性能。

6、本发明中的环保可降解pc/pla合金组合物的制备原料中，pc含量为55-85wt％，例如可以为55％、58％、60％、62％、65％、70％、75％、78％、80％或83％等；pla含量为10-40wt％，例如可以为12％、15％、18％、20％、25％、30％、32％、35％、38％或40％等；相容剂含量为2-6wt％，例如可以为2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％等；增韧剂含量为2-10wt％，例如可以为2％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等；水解抑制剂含量为1-3wt％，例如可以为1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％等。

7、优选地，所述pc包括芳香族聚碳酸酯。

8、优选地，所述芳香族聚碳酸酯包含至少70％的芳香族部分。

9、优选地，所述pc包括双酚a型聚碳酸酯。

10、优选地，所述pc的重均分子量为15000-40000，例如可以为18000、20000、22000、25000、28000、30000、32000、35000、38000或40000等。

11、pc进一步优选为德国拜耳makrolon 2405、makrolon 2407或makrolon 3100中的任意一种或至少两种的组合。

12、优选地，所述pla包括左旋聚乳酸、右旋聚乳酸、环氧改性聚乳酸或马来酸酐改性聚乳酸中的任意一种或至少两种的组合。

13、优选地，所述pla的重均分子量为15000-25000，例如可以为16000、17000、18000、19000、20000、21000、22000、23000或24000等。

14、优选地，所述相容剂为环氧类相容剂。

15、优选地，所述相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯。

16、在本发明中，环氧类相容剂能够有效改善pc/pla的相容性和分散性，利用环氧活性基团可与pc、pla熔融反应，从而提高所得pc/pla合金组合物的混合均匀性和相容性，进一步提高材料整体的韧性，从而得到耐冲击性能优异的pc/pla合金组合物。

17、优选地，所述增韧剂为核壳增韧剂。

18、优选地，所述核壳增韧剂包括c-223a、ax8900、s2100、bta731、acr、mbs中的任意一种或至少两种的组合。

19、本发明中特定核壳类增韧剂的加入，能够促进pc/pla改性结晶，从而经过熔融挤出后，得到高韧性改性pc/pla合金组合物。

20、优选地，所述水解抑制剂包括二亚胺型水解抑制剂和/或环氧化合物水解稳定剂。

21、优选地，所述二亚胺型水解抑制剂包括单碳化二亚胺和/或聚碳化二亚胺。

22、优选地，所述环氧化合物水解稳定剂包括缩水甘油醚类环氧化合物。

23、优选地，所述缩水甘油醚类环氧化合物包括苯基缩水甘油醚、双酚a双缩水甘油醚或四(苯基缩水甘油醚基)乙烷中的任意一种或至少两种的组合。

24、在本发明中，特定水解抑制剂的加入，能够利用亚胺基团或环氧基团与端羧基反应生成稳定的酰脲结构或开环聚合，消耗了pla的端羧基数目，延缓了环境中ph值的降低，从而有效抑制了pla的水解。

25、优选地，所述相容剂、增韧剂和水解抑制的质量比为(4-8):(10-14):3，例如可以为4:10:3、4:12:3、4:14:3、6:10:3、2:3:1、6:14:3、8:10:3、8:12:3或8:14:3等。

26、第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的环保可降解pc/pla合金组合物的制备方法，所述制备方法包括：

27、将pc、pla、相容剂、增韧剂和水解抑制剂混合，熔融共挤，得到所述环保可降解pc/pla合金组合物。

28、优选地，所述混合的时间为9-18min，例如可以为9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min或18min等。

29、优选地，所述熔融共挤通过双螺杆挤出机进行。

30、优选地，所述双螺杆挤出机的转速为450-550r/min，例如可以为455r/min、460r/min、470r/min、480r/min、490r/min、500r/min、510r/min、520r/min、530r/min、540r/min或545r/min等。

31、优选地，所述双螺杆挤出机的温度包括：

32、一区温度为50-105℃(例如可以为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或105℃等)，二区温度为220-240℃(例如可以为220℃、225℃、230℃、235℃或240℃等)，三区温度为220-240℃(例如可以为220℃、225℃、230℃、235℃或240℃等)，四区温度为225-245℃(例如可以为225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等)，五区温度为225-245℃(例如可以为225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等)，六区温度为225-245℃(例如可以为225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等)，七区温度为225-245℃(例如可以为225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等)，八区温度为225-245℃(例如可以为225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等)，九区温度为225-245℃(例如可以为225℃、230℃、235℃、240℃或245℃等)，十区温度为230-250℃(例如可以为230℃、235℃、240℃、245℃或250℃等)，十一区温度为230-250℃(例如可以为230℃、235℃、240℃、245℃或250℃等)。

33、第三方面，本发明提供了一种环保可降解pc/pla合金材料，所述环保可降解pc/pla合金材料包括第一方面所述的环保可降解pc/pla合金组合物。

34、第四方面，本发明提供了一种如第三方面所述的环保可降解pc/pla合金材料在食品或药物包装、纺织或医疗产品中的应用。

35、进一步地，本发明提供的环保可降解pc/pla合金材料还可以广泛应用于制作笔记本、手机等高档电子电器部件以及汽车内饰部件和机械元器件等行业。

36、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

37、本发明通过特定组份的选择和复配，能够有效改善pc/pla的相容性，从而得到高韧性的pc/pla合金组合物，进而得到耐冲击性能强、环境友好的环保可降解pc/pla合金材料，其具有很好的应用前景。