一種尼龍4與聚乳酸的共混材料的改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及尼龍4、聚乳酸高分子材料及其制備方法；涉及一 種共混后高分子材料表征和性能提升，可應(yīng)用于可降解的塑料、橡膠等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料制品由于質(zhì)輕、防水、耐用和成本低，曾給人們的生活帶來了便利，但隨著人 類社會(huì)的發(fā)展，塑料廢棄物的處理越來越成為一道難題。因此，發(fā)展可以降解的高分子材 料，減輕對(duì)石油資源的依賴，保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)等的可持續(xù)發(fā)展，具有無比重要的意義。
[0003] 從20世紀(jì)30年代以來，石油基塑料由于價(jià)格便宜，并且質(zhì)輕耐用，開始廣泛運(yùn)用 于人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫桥c其它的塑料相比，石油基塑料很難再自然界中降解。通 常我們處理塑料廢棄物的主要方法為填埋、焚燒和回收再利用。產(chǎn)生的問題有：侵占土地過 多，污染空氣和水體等，廢舊塑料包裝物進(jìn)入環(huán)境后，由于其很難降解，造成長(zhǎng)期的、深層次 的生態(tài)環(huán)境問題。隨著石油資源的開發(fā)殆盡以及"白色污染"的越來越嚴(yán)重，發(fā)展可降解塑 料已經(jīng)刻不容緩?？山到馑芰暇褪悄軌蛟诨瘜W(xué)的、生物的或外力作用下使聚合物的主鏈以 一定的速度發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致聚合物材料破碎和分解，因其能夠分解，所以對(duì)于緩解"白 色污染"有重要的應(yīng)用價(jià)值?？山到馑芰弦话惴譃樗拇箢悾旱谝环N也是最早應(yīng)用的是光降 解塑料，就是在普通塑料中加入了光敏劑，在光照下能夠使塑料逐漸分解，其缺點(diǎn)是降解時(shí) 間因光照和氣候變化難以預(yù)測(cè)，因熱塑性尼龍4、聚乳酸共混材料的制備、表征及性能研宄 而無法控制降解時(shí)間，另外，光降解塑料中加入的光敏劑大多數(shù)都含有重金屬物質(zhì)，用于食 品包裝領(lǐng)域其安全性很難保證，并且其分解后容易造成重金屬殘留，因此，單純的光降解塑 料研宄己趨于停滯。第二類為生物降解塑料，在微生物的作用下，可以完全分解為低分子化 合物。其主要特點(diǎn)是貯存運(yùn)輸方便，只要保持干燥，并且不需要避光，應(yīng)用范圍廣，不但用于 農(nóng)用地膜和包裝袋，而且廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域?？煞譃椴煌耆到庑秃屯耆到庑停耆?解型因降解產(chǎn)物能夠被自然界完全分解，是可降解塑料的發(fā)展。
[0004] 物理改性：物理改性是指對(duì)聚乳酸進(jìn)行微細(xì)化處理、或是通過擠壓機(jī)破壞聚乳酸 結(jié)構(gòu)，或是添加一些偶聯(lián)劑和增塑劑等增強(qiáng)聚乳酸與其它高聚物的相容性。
[0005] 微細(xì)化處理：聚乳酸經(jīng)過微細(xì)化處理后由于顆粒小而均勻，可以很好的填充到其 它材料中，所以能有效的提高材料的力學(xué)性能，由于微細(xì)化的聚乳酸具有巨大的比表面積， 在生物降解的情況下，可以在共混體系中形成很多的微孔，增加了可降解材料與外界環(huán)境 的接觸面積，可加速材料降解，因此更適合應(yīng)用于降解塑料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種尼龍4與聚乳 酸的共混材料的改性方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種尼龍4與聚乳酸的共混材料的 改性方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：將聚乳酸與馬來酸酐以固相力化學(xué)方法制備 的PLA-g-MAH，然后將其加入經(jīng)過充分真空干燥的尼龍4中，用密煉機(jī)進(jìn)行熔融共混，再用 雙螺桿擠出造粒機(jī)將熔融共混后得到的物料擠出造粒，得到經(jīng)過改性的尼龍4/聚乳酸共 混物，最后在真空干燥箱中干燥除去水分。
[0008] 所述的聚乳酸占尼龍4與聚乳酸的混合物的總質(zhì)量的5% -25%。
[0009] 所述的PLA-g-MAH與尼龍4和聚乳酸的混合物的質(zhì)量比為（0. 2-0. 7) : 100。
[0010] 所述的PLA-g-MAH通過以下方法制得：將聚乳酸（PLA)和馬來酸酐（MAH)的混合 物在磨盤形力化學(xué)反應(yīng)器中碾磨后取出，用丙酮作萃取劑萃取72h以除去未反應(yīng)的MAH，產(chǎn) 物經(jīng)抽率后與80°C下進(jìn)行真空干燥，得到的即為聚乳酸接枝馬來酸酐共聚物。
[0011] 所述的密煉機(jī)進(jìn)行熔融共混的溫度為270-300°C，時(shí)間為10_30min，密煉機(jī)的轉(zhuǎn) 速使用范圍為50-80r/min。
[0012] 所述的雙螺桿擠出造粒機(jī)的料筒溫度為270-300°C。
[0013] 所述的尼龍4為生物基或石化來源。
[0014] 本發(fā)明的尼龍4的物理改性主要是通過共混改性、增塑以及納米復(fù)合等方法，從 而削弱尼龍4分子間的較強(qiáng)氫鍵作用，提高了聚合物的熱塑性。采用熔融共混的方法在尼 龍4中加入了聚乳酸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚乳酸塑化后再與尼龍4共混可以有效的提高共混物 的相容性，而直接將尼龍4與聚乳酸共混，聚乳酸含量為10%時(shí)，共混物斷裂伸長(zhǎng)率接近于 純尼龍4。采用熔融共混方法制備增塑的聚乳酸。尼龍4在很多方面與PET相似，可降解， 被認(rèn)為是食品包裝領(lǐng)域石油基塑料的主要替代品，而聚乳酸價(jià)格便宜，具有完全的生物相 容性和生物降解性。將聚乳酸與尼龍4共混來制備生物降解材料，不僅可降低尼龍4的成 本，還可以提高其降解性能，但這種共混體系的最主要問題是親水性的聚乳酸顆粒與疏水 性。
[0015] 尼龍4的界面作用力較弱，為了提高聚乳酸與尼龍4的相容性，用馬來酸酐作為增 塑劑，不僅增塑尼龍4,而且改善熱塑性聚乳酸與尼龍4的界面作用力。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1.本發(fā)明操作方便，使用原料價(jià)廉易得，毒性低。
[0018] 2.本發(fā)明采用熔融密煉法，降低了聚乳酸一尼龍4共混材料的合成成本，提高了 聚乳酸-尼龍4共聚材料的分子量。
[0019] 3.本發(fā)明以聚乳酸、尼龍4為原料，采用四步法反應(yīng)得到以聚乳酸一尼龍4共混材 料，總產(chǎn)率高達(dá)80%以上。
[0020] 4.本發(fā)明操作工藝簡(jiǎn)便，原料價(jià)廉易得，收率高，產(chǎn)品純度好，對(duì)設(shè)備要求低，適合 工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明聚乳酸-尼龍4共混物的數(shù)碼照片；
[0022] 圖2為本發(fā)明聚乳酸-尼龍4共混物的和磁譜圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明聚乳酸-尼龍4共混物的吸濕率。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于本實(shí)施例中的 所涉及的內(nèi)容。
[0025] 實(shí)施例1:
[0026] 以聚乳酸與尼龍4質(zhì)量比為0. 5 :9. 5制備共混材料
[0027] 1.將3g聚乳酸（PLA)和0.5g馬來酸酐（MAH)的混合物在磨盤形力化學(xué)反應(yīng)器中 碾磨一定次數(shù)后取出，用丙酮作萃取劑萃取72h以除去未反應(yīng)的MAH，產(chǎn)物經(jīng)抽率后與80°C 下進(jìn)行真空干燥，得到的即為聚乳酸接枝馬來酸酐共聚物。
[0028] 2.將3. 5g的PLA-g-MAH接枝共聚物和57g的尼龍4在密煉機(jī)中進(jìn)行熔融共混， 密煉機(jī)進(jìn)行熔融共混的溫度為270-300°C，時(shí)間為10_30min，密煉機(jī)的轉(zhuǎn)速使用范圍為 50-80r/min，恪融共混后取出，并置于真空干燥箱中于80°C烘干水分。
[0029] 3.用雙螺桿擠出機(jī)將熔融共混過程得到的混合物在料筒溫度為270_300°C下進(jìn) 行共混擠出、切粒，即得到所需的共混材料。
[0030] 所得聚乳酸-尼龍4共混物的外觀如圖1所示，可以看出，共混后的聚乳酸尼龍4 共混材料混合均勻，共混后兩相界面沒有明顯區(qū)別，在外觀上與傳統(tǒng)尼龍4沒有差異，這證 明聚乳酸-尼龍4共混材料共混良好。
[0031] 所得聚乳酸-尼龍4共混物磁譜圖如圖2