技术摘要：
本发明公开了一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法。所述组合物由聚碳酸亚丙酯树脂与淀粉复合物共混而成，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50。所述淀粉复合物是粘土与淀粉接枝共聚物乳液经过搅拌、共沉淀处理制备，所述淀粉接枝共聚物与粘土的重 全部
背景技术：
近年来，由于环境问题，可生物降解材料受到高度重视。聚碳酸亚丙酯(PPC)又名 聚甲基乙撑碳酸酯，由二氧化碳与环氧丙烷共聚制得，是一种绿色环保的生物可降解材料。 PPC的合成不仅是二氧化碳资源合理利用的有效途径之一，而且有望实现传统石油基塑料 的部分替代。PPC具有优异的常温柔韧性、生物相容性、透明性、气体阻隔性等特性，在包装、 板材、餐具、医疗、农膜地膜等领域蕴含着巨大的潜在应用。 然而PPC分子链上的醚键导致PPC主链容易绕醚键旋转，链柔性增大，玻璃化转变 温度(Tg)低；在熔融加工过程中易发生“解拉链式”降解和无规降解，热分解温度(Td)较低； 无定形结构导致其力学性能较差。这些缺点严重限制了它的推广应用，因此需要对PPC进行 改性。PPC的改性主要分为化学改性和共混改性，化学改性包括三元共聚、扩链、交联和封端 等等，共混改性大体分为三类，与可降解聚合物共混、与非降解聚合物共混和与无机粒子共 混。公开号CN104017348A的专利公开了一种利用聚丙烯(PP)与PPC共混提高PPC的热稳定 性，拓宽PPC加工窗口的改性方法。但该方法制备的PPC复合材料中PP组分不可降解，且PP与 PPC相容性不好导致复合材料表现脆性。 淀粉被认为是21世纪最具研究价值的生物降解高分子材料之一，具有可降解，价 格低廉、来源丰富、易改性处理等优点。但作为一种多羟基天然聚合物，淀粉分子是刚性的， 难以热塑性加工。同时，PPC与淀粉之间的相容性较差，因为PPC疏水而淀粉是亲水性的，这 种不相容性最终导致其共混物性能较差。淀粉接枝共聚物能热塑加工、成本较低、疏水性好 且降解性能良好。 蒙脱土是天然层状硅酸盐类矿物，是一种天然纳米材料，且蒙脱土资源丰富、价格 低廉，其与聚合物共混得到的复合材料性能优异。蒙脱土能促进PPC结晶，提高PPC的结晶 度，同时提高PPC的拉伸强度、维卡软化温度、热变形温度和热稳定性。
技术实现要素：
为了解决以上现有技术中出现的问题，本发明提供了一种聚碳酸亚丙酯组合物及 制备方法。这种组合物各组分之间相容性好、韧性好、拉伸强度高、热变形温度高、热稳定性 高、成本低、工艺简单、性能可控，适用于制备各种性能要求的热塑性材料。 本发明的目的之一为提供一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，是由聚碳酸亚丙酯树 脂与淀粉复合物共混而成， 其中，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50，优选重量比为2: 98～40:60； 所述淀粉复合物由淀粉接枝共聚物与粘土制备而成，所述淀粉接枝共聚物与粘土 3 CN 111607209 A 说 明 书 2/6 页 的重量比为100:(1～100)，优选重量比为100:(5～60)。 所述粘土为不含有机官能团的具有层状结构的粘土，选自绿泥石、蒙脱土、滑石 粉、贝得石、水辉石、硅石、多水高岭土、埃洛石、凹凸棒土中的一种或两种以上。优选地，所 述粘土为片层间阳离子的粘土，更优选为钠基蒙脱土、钾基蒙脱土、钙基蒙脱土中的一种或 两种以上混合。 其中，所述淀粉接枝共聚物按照以下步骤制备： 将淀粉用改性剂进行处理，将经改性剂处理后的改性淀粉、水、烯类单体和引发剂 混合，高速搅拌得到混合乳液，乳液采用70～85℃水浴加热进行乳液聚合，反应5～16小时； 其中改性剂与淀粉重量比为1:100～1:10，改性淀粉与烯类单体重量比为1:1～1:5。 所述改性剂为含双键的硅烷偶联剂、丙烯酰氯与其他酰氯混合物、甲基丙烯酸缩 水甘油酯、马来酸酐、烯基琥珀酸酐中的一种或两种以上混合。 所述烯类单体为苯乙烯或丙烯酸类单体一种或两种以上混合；丙烯酸类单体为丙 烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯等。 所述淀粉复合物按照以下步骤制备： (1)将粘土分散在水溶液中并充分搅拌制备得到粘土浆液，优选搅拌速度为400～ 2000rmp/min，搅拌时间为3～24h； (2)将得到的粘土浆液与淀粉接枝共聚物乳液充分搅拌均匀，优选搅拌速度为200 ～800rmp/min，搅拌时间为0.5h～2h； (3)将步骤(2)得到的共混浆液干燥塑化，优选温度为120℃～150℃，制备得到所 述淀粉复合物。具体可以采用双辊开炼机等进行干燥塑化。 本发明的目的之二为提供一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物的制备方法，包括所述 组分按所述用量熔融共混后制得所述高性能聚碳酸亚丙酯组合物。 本发明组合物中含有具有层状结构的粘土，包括天然和/或合成的粘土粒子，其在 组合物中为剥离分散开的纳米片层。本发明涉及的层状粘土可以在水中分散成悬浮液，由 于粘土片层层间阳离子为钠离子、钾离子的粘土更易于分散在水中，本发明中涉及的粘土 优选为层间阳离子为钠离子或钾离子的粘土，更优选为层间阳离子为钠离子的粘土，如钠 基蒙脱土。本发明所涉及的复合粉末中的粘土不经过现有技术中的有机化(官能化)处理， 因此该粘土不含有有机官能团。 相较于其它的聚碳酸亚丙酯基复合材料，本方法的基本思路是通过加入具有硬质 内核和软质外壳的淀粉接枝共聚物提高聚碳酸亚丙酯的强度并保持良好的韧性，同时成本 较低且具有良好的降解性能。加入了具有片层结构的天然纳米材料蒙脱土，蒙脱土不仅能 够促进聚碳酸亚丙酯结晶，还能与淀粉接枝共聚物在浆液中有相互促进分散的作用，促进 了两者在聚碳酸亚丙酯中的分散。 本发明的有益效果：为了测定材料的性能，将制得的复合材料热压成膜，对材料进 行力学性能检测。根据本发明提供的制备方法所获得的复合材料具有生物质含量高、生物 可降解、韧性好、拉伸强度高、热变形温度好、热稳定性高、热塑性能优异等特点。本发明的 一种聚碳酸亚丙酯基复合材料可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、环境友好、容易 实现工业化生产。 4 CN 111607209 A 说 明 书 3/6 页
本发明公开了一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法。所述组合物由聚碳酸亚丙酯树脂与淀粉复合物共混而成，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50。所述淀粉复合物是粘土与淀粉接枝共聚物乳液经过搅拌、共沉淀处理制备，所述淀粉接枝共聚物与粘土的重 全部
背景技术：
近年来，由于环境问题，可生物降解材料受到高度重视。聚碳酸亚丙酯(PPC)又名 聚甲基乙撑碳酸酯，由二氧化碳与环氧丙烷共聚制得，是一种绿色环保的生物可降解材料。 PPC的合成不仅是二氧化碳资源合理利用的有效途径之一，而且有望实现传统石油基塑料 的部分替代。PPC具有优异的常温柔韧性、生物相容性、透明性、气体阻隔性等特性，在包装、 板材、餐具、医疗、农膜地膜等领域蕴含着巨大的潜在应用。 然而PPC分子链上的醚键导致PPC主链容易绕醚键旋转，链柔性增大，玻璃化转变 温度(Tg)低；在熔融加工过程中易发生“解拉链式”降解和无规降解，热分解温度(Td)较低； 无定形结构导致其力学性能较差。这些缺点严重限制了它的推广应用，因此需要对PPC进行 改性。PPC的改性主要分为化学改性和共混改性，化学改性包括三元共聚、扩链、交联和封端 等等，共混改性大体分为三类，与可降解聚合物共混、与非降解聚合物共混和与无机粒子共 混。公开号CN104017348A的专利公开了一种利用聚丙烯(PP)与PPC共混提高PPC的热稳定 性，拓宽PPC加工窗口的改性方法。但该方法制备的PPC复合材料中PP组分不可降解，且PP与 PPC相容性不好导致复合材料表现脆性。 淀粉被认为是21世纪最具研究价值的生物降解高分子材料之一，具有可降解，价 格低廉、来源丰富、易改性处理等优点。但作为一种多羟基天然聚合物，淀粉分子是刚性的， 难以热塑性加工。同时，PPC与淀粉之间的相容性较差，因为PPC疏水而淀粉是亲水性的，这 种不相容性最终导致其共混物性能较差。淀粉接枝共聚物能热塑加工、成本较低、疏水性好 且降解性能良好。 蒙脱土是天然层状硅酸盐类矿物，是一种天然纳米材料，且蒙脱土资源丰富、价格 低廉，其与聚合物共混得到的复合材料性能优异。蒙脱土能促进PPC结晶，提高PPC的结晶 度，同时提高PPC的拉伸强度、维卡软化温度、热变形温度和热稳定性。
技术实现要素：
为了解决以上现有技术中出现的问题，本发明提供了一种聚碳酸亚丙酯组合物及 制备方法。这种组合物各组分之间相容性好、韧性好、拉伸强度高、热变形温度高、热稳定性 高、成本低、工艺简单、性能可控，适用于制备各种性能要求的热塑性材料。 本发明的目的之一为提供一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物，是由聚碳酸亚丙酯树 脂与淀粉复合物共混而成， 其中，淀粉复合物与聚碳酸亚丙酯树脂的重量比为1:99～50:50，优选重量比为2: 98～40:60； 所述淀粉复合物由淀粉接枝共聚物与粘土制备而成，所述淀粉接枝共聚物与粘土 3 CN 111607209 A 说 明 书 2/6 页 的重量比为100:(1～100)，优选重量比为100:(5～60)。 所述粘土为不含有机官能团的具有层状结构的粘土，选自绿泥石、蒙脱土、滑石 粉、贝得石、水辉石、硅石、多水高岭土、埃洛石、凹凸棒土中的一种或两种以上。优选地，所 述粘土为片层间阳离子的粘土，更优选为钠基蒙脱土、钾基蒙脱土、钙基蒙脱土中的一种或 两种以上混合。 其中，所述淀粉接枝共聚物按照以下步骤制备： 将淀粉用改性剂进行处理，将经改性剂处理后的改性淀粉、水、烯类单体和引发剂 混合，高速搅拌得到混合乳液，乳液采用70～85℃水浴加热进行乳液聚合，反应5～16小时； 其中改性剂与淀粉重量比为1:100～1:10，改性淀粉与烯类单体重量比为1:1～1:5。 所述改性剂为含双键的硅烷偶联剂、丙烯酰氯与其他酰氯混合物、甲基丙烯酸缩 水甘油酯、马来酸酐、烯基琥珀酸酐中的一种或两种以上混合。 所述烯类单体为苯乙烯或丙烯酸类单体一种或两种以上混合；丙烯酸类单体为丙 烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯等。 所述淀粉复合物按照以下步骤制备： (1)将粘土分散在水溶液中并充分搅拌制备得到粘土浆液，优选搅拌速度为400～ 2000rmp/min，搅拌时间为3～24h； (2)将得到的粘土浆液与淀粉接枝共聚物乳液充分搅拌均匀，优选搅拌速度为200 ～800rmp/min，搅拌时间为0.5h～2h； (3)将步骤(2)得到的共混浆液干燥塑化，优选温度为120℃～150℃，制备得到所 述淀粉复合物。具体可以采用双辊开炼机等进行干燥塑化。 本发明的目的之二为提供一种高性能聚碳酸亚丙酯组合物的制备方法，包括所述 组分按所述用量熔融共混后制得所述高性能聚碳酸亚丙酯组合物。 本发明组合物中含有具有层状结构的粘土，包括天然和/或合成的粘土粒子，其在 组合物中为剥离分散开的纳米片层。本发明涉及的层状粘土可以在水中分散成悬浮液，由 于粘土片层层间阳离子为钠离子、钾离子的粘土更易于分散在水中，本发明中涉及的粘土 优选为层间阳离子为钠离子或钾离子的粘土，更优选为层间阳离子为钠离子的粘土，如钠 基蒙脱土。本发明所涉及的复合粉末中的粘土不经过现有技术中的有机化(官能化)处理， 因此该粘土不含有有机官能团。 相较于其它的聚碳酸亚丙酯基复合材料，本方法的基本思路是通过加入具有硬质 内核和软质外壳的淀粉接枝共聚物提高聚碳酸亚丙酯的强度并保持良好的韧性，同时成本 较低且具有良好的降解性能。加入了具有片层结构的天然纳米材料蒙脱土，蒙脱土不仅能 够促进聚碳酸亚丙酯结晶，还能与淀粉接枝共聚物在浆液中有相互促进分散的作用，促进 了两者在聚碳酸亚丙酯中的分散。 本发明的有益效果：为了测定材料的性能，将制得的复合材料热压成膜，对材料进 行力学性能检测。根据本发明提供的制备方法所获得的复合材料具有生物质含量高、生物 可降解、韧性好、拉伸强度高、热变形温度好、热稳定性高、热塑性能优异等特点。本发明的 一种聚碳酸亚丙酯基复合材料可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、环境友好、容易 实现工业化生产。 4 CN 111607209 A 说 明 书 3/6 页
