高性能PPC及PBS共混物及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能PPC及PBS共混物，按重量份数计算，包括10～100份聚丁二酸丁二醇酯，100份聚碳酸亚丙酯，1～40份改性轻质碳酸钙及0.1～6份扩链剂。本发明采用将PPC与PBS进行共混的方式，并加入改性的轻质碳酸钙来提高PPC与PBS共混物的力学性能，降低生产成本，同时提高共混物的发粘温度；并通过加入扩链剂来起到增容PPC与PBS的效果,提高两者之间的相容性，从而提高力学性能。

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，尤其是一种高分子材料及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展，温室效应、白色污染等环境问题越来越严重，成为当今社会面临的最严重的问题之一，迫切需要进行解决；二氧化碳是工业领域及人类生活所产生的废气，直接排放到大气层中，造成了全球气温的升高，严重威胁到了人类社会的生存；同时人类在日常生活中，使用了大量的非降解塑料后，造成了“白色污染” 。聚碳酸亚丙酯[Poly(propylene carbonate),以下缩写为PPC]是二氧化碳和环氧丙烷的无规共聚物，该共聚物是种无毒无味、阻隔性能优异的无色固体，且该共聚物具有完全生物降解的特性，可以替代普通塑料的使用，从而一方面可以利用二氧化碳作为原料，减少二氧化碳的排放，另一方面，可以解决普通塑料的“白色污染”问题。

但是，PPC是非晶态聚合物，玻璃化转变温度（Tg）为35℃左右，温度在玻璃化温度以上时，PPC容易发粘结块，影响其储存和运输；另外在Tg以下时PPC处于玻璃态，脆性较大；PPC的低玻璃化转变温度和脆性，以及其低的拉伸强度，限制了纯PPC的应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种高性能PPC及PBS共混物及其制备方法，它的产品力学性能较纯PPC有很大的改善，共混物发粘结块的温度高于纯PPC，且可完全生物降解，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：高性能PPC及PBS共混物，按重量份数计算，包括10～100份聚丁二酸丁二醇酯，100份聚碳酸亚丙酯，1～40份改性轻质碳酸钙及0.1～6份扩链剂。

所述的改性轻质碳酸钙是指，经过硅烷、钛酸酯或磷酸酯偶联剂中的一种或几种进行表面改性；轻质碳酸钙的颗粒大小为1000～6000目；其中偶联剂的质量为轻质碳酸钙质量的0.5%～5%

所述的扩链剂为低分子量的环氧树脂或改性的低分子量环氧树脂中的一种或两种的任意组合，环氧树脂的分子量为100～1000,环氧当量为40g/eq.～500 g/eq.。

高性能PPC及PBS共混物的制备方法，将聚碳酸亚丙酯、聚丁二酸丁二醇酯、改性轻质碳酸钙及扩链剂按照上述重量份数称量好后，在搅拌机中在不高于40℃的情况下进行混合均匀，获得冷混料；将冷混料用挤出机进行挤出、造粒，即获得成品。

所述的挤出温度不超过200℃。

所述的搅拌机的转速为500～1400转/分钟，混合时间为6～12分钟。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是一种可生物降解的脂肪聚酯，其结晶度高达40%～60%，综合性能优异，与其它生物降解材料相比，PBS力学性能优异，接近聚丙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）塑料，耐热性能好，热变形温度接近100℃，克服了其它生物降解塑料不耐热的缺点，且加工性能非常好，可在现有塑料加工通用设备上进行成形加工。

本发明经过研究，PPC与PBS有一定的相容性，两者共混得到的共混物发粘结块的温度高于纯PPC，解决了纯PPC储存和运输的问题，同时其力学性能较纯PPC得到了很大的改善，共混物具有完全生物降解性。

由于PBS与PPC是两种不同的高聚物,用PBS来改性PPC,由于两者之间的相容性不是很好,因此需要进行增容改性；扩链剂的分子链上含有环氧基团可以与PBS及PPC分子链末端基团发生反应的基团,扩链剂的加入可以起来增容PPC与PBS,这样就可以提高两者之间的相容性，从而提高力学性能。

由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比，本发明采用将PPC与PBS进行共混的方式，并加入改性的轻质碳酸钙来提高PPC与PBS共混物的力学性能，降低生产成本，同时提高共混物的发粘温度；并通过加入扩链剂来起到增容PPC与PBS的效果,提高两者之间的相容性，从而提高力学性能。本发明材料来源广泛，易于获取，制备工序简单，所使用的设备是非常普通的高速搅拌机和单螺杆或双螺杆挤出机,对于工业化的生产非常适宜，使用效果好。

具体实施方式

本发明的实施例1：高性能PPC及PBS共混物的制备：称取聚碳酸亚丙酯800g，聚丁二酸丁二醇酯200g，改性轻质碳酸钙50g（用2gKHT107偶联剂改性后）及E51环氧树脂2g，将称取好的各组分加入到高速搅拌机中，在20℃下搅拌6分钟，搅拌转速为1000转/分钟，获得冷混料；然后将冷混料加入双螺杆挤出机挤出，挤出机的最高加热区温度为170℃，最低加热区温度为120℃；挤出后造粒，即得成品粒料。

将用得到的粒料干燥后在注塑机中按照GB/T17037-1997的要求进行制样，然后按照GB/T 1040-2006的要求进行拉伸性能的测试，并记录相应的测试结果。按照GB/T 1843-2008和ASTMD256-06进行悬臂梁冲击强度的测试，同时将挤出的粒料在烘箱中测试其开始发粘的温度。

本发明的实施例2：高性能PPC及PBS共混物的制备：称取聚碳酸亚丙酯800g，聚丁二酸丁二醇酯200g，改性轻质碳酸钙50g（用1gKH550偶联剂改性后）及E51环氧树脂4g，将称取好的各组分加入到高速搅拌机中，在20℃下搅拌6分钟，搅拌转速为1000转/分钟，获得冷混料；然后将冷混料加入双螺杆挤出机挤出，挤出机的最高加热区温度为170℃，最低加热区温度为120℃；挤出后造粒，即得成品粒料。

将用得到的粒料干燥后在注塑机中按照GB/T17037-1997的要求进行制样，然后按照GB/T 1040-2006的要求进行拉伸性能的测试，并记录相应的测试结果。按照GB/T 1843-2008和ASTMD256-06进行悬臂梁冲击强度的测试，同时将挤出的粒料在烘箱中测试其开始发粘的温度。

本发明的实施例3：高性能PPC及PBS共混物的制备：称取聚碳酸亚丙酯800g，聚丁二酸丁二醇酯200g，改性轻质碳酸钙100g（用1.5gKH550偶联剂改性后）及E51环氧树脂4g，将称取好的各组分加入到高速搅拌机中，在25℃下搅拌7分钟，搅拌转速为1000转/分钟，获得冷混料；然后将冷混料加入双螺杆挤出机挤出，挤出机的最高加热区温度为172℃，最低加热区温度为120℃；挤出后造粒，即得成品粒料。

将用得到的粒料干燥后在注塑机中按照GB/T17037-1997的要求进行制样，然后按照GB/T 1040-2006的要求进行拉伸性能的测试，并记录相应的测试结果。按照GB/T 1843-2008和ASTMD256-06进行悬臂梁冲击强度的测试，同时将挤出的粒料在烘箱中测试其开始发粘的温度。

本发明的实施例4：高性能PPC及PBS共混物的制备：称取聚碳酸亚丙酯800g，聚丁二酸丁二醇酯200g，改性轻质碳酸钙200g（用1gKH550及1gKHT108偶联剂改性后）及ADR4370S型扩链剂6g，将称取好的各组分加入到高速搅拌机中，在30℃下搅拌8分钟，搅拌转速为1000转/分钟，获得冷混料；然后将冷混料加入双螺杆挤出机挤出，挤出机的最高加热区温度为175℃，最低加热区温度为120℃；挤出后造粒，即得成品粒料。

将用得到的粒料干燥后在注塑机中按照GB/T17037-1997的要求进行制样，然后按照GB/T 1040-2006的要求进行拉伸性能的测试，并记录相应的测试结果。按照GB/T 1843-2008和ASTMD256-06进行悬臂梁冲击强度的测试，同时将挤出的粒料在烘箱中测试其开始发粘的温度。

本发明的实施例5：高性能PPC及PBS共混物的制备：称取聚碳酸亚丙酯600g，聚丁二酸丁二醇酯400g，改性轻质碳酸钙200g（用0.5gKH550,1.5gKHT108偶联剂改性后）及ADR4370S型扩链剂4g，将称取好的各组分加入到高速搅拌机中，在30℃下搅拌8分钟，搅拌转速为1000转/分钟，获得冷混料；然后将冷混料加入双螺杆挤出机挤出，挤出机的最高加热区温度为175℃，最低加热区温度为120℃；挤出后造粒，即得成品粒料。

将用得到的粒料干燥后在注塑机中按照GB/T17037-1997的要求进行制样，然后按照GB/T 1040-2006的要求进行拉伸性能的测试，并记录相应的测试结果。按照GB/T 1843-2008和ASTMD256-06进行悬臂梁冲击强度的测试，同时将挤出的粒料在烘箱中测试其开始发粘的温度。

上述实施例中，PPC购于南阳中聚天冠低碳科技有限公司,PBS购于安庆和兴化工有限责任公司,该两种塑料为全生物降解塑料；轻质碳酸钙为国内市场的市售产品，颗粒大小在1000～6000目之间；轻质碳酸钙的表面改性剂国内市场上的市售产品，为硅烷、钛酸酯或磷酸酯中的一种或几种；扩链剂国内市场上的市售产品。

为了验证本发明的效果，将实施例1～5所得粒料进行测量的力学性能数据和粒料开始发粘的温度整理至表1，并与纯PPC的相关性能数据进行了对比。

根据表1可以得知，本发明的实施例的产品，在力学性能及开始发粘结块温度上都优于纯PPC。