一種使用納米碳酸鈣填充改性提高聚碳酸亞丙酯玻璃化溫度的方法

徐曉燕

（內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016014）

聚碳酸亞丙酯（Polypropylene Carbonate，PPC）是二氧化碳與環(huán)氧丙烷的共聚物。由于該共聚物具有完全生物降解性能且反應(yīng)可以吸收二氧化碳，具有雙環(huán)保作用。因此PPC的聚合和其應(yīng)用研究是目前高分子領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。

聚碳酸亞丙酯是非晶態(tài)聚合物，玻璃化溫度在35℃左右，在貯存和運(yùn)輸過程中容易結(jié)塊，并且對(duì)下游廠家的應(yīng)用帶來影響，阻礙其市場化推廣。市場上目前使用的方法PPC的性能雖然提高了，但不適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，市場推廣仍然比較困難。因此為適應(yīng)PPC的工業(yè)化生產(chǎn)和市場化推廣的要求，必須尋找一種原材料易得，設(shè)備普通，加工工藝簡單的提高PPC玻璃化溫度的方法。

本方案用納米碳酸鈣填充改性提高PPC玻璃化溫度的方法，該方法非常適宜大規(guī)模化生產(chǎn)。

具體方法為：用親油改性后的納米碳酸鈣對(duì)PPC進(jìn)行填充改性，把PPC玻璃化溫度提高。首先加入PPC和納米碳酸鈣以及封端劑和潤滑劑在高速攪拌機(jī)中在不高于35℃的情況下冷混5～10鐘，根據(jù)設(shè)備情況攪拌速率可以為500～1500轉(zhuǎn)/分鐘。然后把冷混料在螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，擠出造粒的溫度不超過170℃。根據(jù)所加納米碳酸鈣的量的不同，所得粒料的玻璃化溫度可以達(dá)到50℃以上。解決了PPC的玻璃化溫度低的問題。

本方法的原理在于：用親油改性后的納米碳酸鈣可以增加其與PPC的相容性，同時(shí)提高其在PPC中的分散性；在高速攪拌機(jī)中在不高于35℃的情況下進(jìn)行冷混，能保證在混合過程中PPC不結(jié)塊且與納米碳酸鈣混合均勻；加入封端劑為了保證PPC在加工過程中PPC不進(jìn)行拉鏈?zhǔn)綗岱纸猓患尤霛櫥瑒┦菫榱思庸すに嚨捻槙常岣呒庸ば剩粩D出造粒的溫度不超過170℃可以保證在加工過程中PPC不進(jìn)行熱分解或分解很少。

本方法的工藝簡單、設(shè)備普通。加工工藝只有在高速攪拌機(jī)中冷混和在螺桿擠出機(jī)中擠出造粒兩個(gè)步驟；所使用的設(shè)備為非常普通的高速攪拌機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)。非常適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

本方法所使用的原材料簡單易得。納米碳酸鈣由蒙西集團(tuán)自己生產(chǎn)；所加入的加工助劑只有兩種，且選用的是非常普通易得的常用助劑。封端劑為馬來酸酐，所加入的馬來酸酐與PPC的比例（質(zhì)量比）為0.2～5：100；潤滑劑為硬酯酸、環(huán)氧大豆油或兩者的混合物，所加入的潤滑劑與納米碳酸鈣的比例（質(zhì)量比）為0.5～30：100。所加入的納米碳酸鈣與聚碳酸亞丙酯的比例（質(zhì)量比）為5～100：100。加工出的粒料的成本低于原PPC，且玻璃化溫度均可提高到50℃以上，有利于PPC的市場化推廣。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)1

稱取PPC（蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司生產(chǎn)，玻璃化溫度為35℃）3000克，馬來酸酐6克，納米碳酸鈣（蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司生產(chǎn)，顆粒大小為40～60納米,經(jīng)過親油改性）600克，硬酯酸3克，加入高速攪拌機(jī)中，以500轉(zhuǎn)/分鐘的速率在35℃的情況下攪拌5～10分鐘；放出冷混料，用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，各區(qū)的加熱溫度根據(jù)擠出情況設(shè)置，最高不超過170℃。得到的粒料用差示掃描量熱計(jì)（DSC）進(jìn)行測量，得玻璃化溫度為49.5℃。

1.2 實(shí)驗(yàn) 2

稱取PPC（同實(shí)施例1）3000克，馬來酸酐60克，納米碳酸鈣（同實(shí)施例1）1500克，硬酯酸225克，加入高速攪拌機(jī)中，以800轉(zhuǎn)/分鐘的速率在28℃的情況下攪拌5～10分鐘；放出冷混料，用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，各區(qū)的加熱溫度根據(jù)擠出情況設(shè)置，最高不超過170℃。得到的粒料用差示掃描量熱計(jì)（DSC）進(jìn)行測量，得玻璃化溫度為51.2℃。

1.3 實(shí)驗(yàn) 3

稱取PPC（同實(shí)施例1）3000克，馬來酸酐150克，納米碳酸鈣（同實(shí)施例1）3000克，硬脂酸900克，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的速率在20℃溫度下攪拌5分鐘，放出冷混料，用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，各區(qū)的加熱溫度根據(jù)擠出情況設(shè)置，最高不超過170℃。得到的粒料用差示掃描量熱計(jì)（DSC）進(jìn)行測量，得玻璃化溫度為62.8℃。

1.4 實(shí)驗(yàn) 4

稱取PPC（同實(shí)施例1）3000克，馬來酸酐6克，納米碳酸鈣（同實(shí)施例1）3000克，硬酯酸45克，加入高速攪拌機(jī)中，以1500轉(zhuǎn)/分鐘的速率在24℃的情況下攪拌10分鐘；放出冷混料，用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，各區(qū)的加熱溫度根據(jù)擠出情況設(shè)置，最高不超過170℃。得到的粒料用差示掃描量熱計(jì)（DSC）進(jìn)行測量，得玻璃化溫度為61.9℃。

1.5 實(shí)驗(yàn) 5

稱取PPC（同實(shí)施例1）3000克，馬來酸酐90克，納米碳酸鈣（同實(shí)施例1）2000克，硬脂酸200克，加入高速攪拌機(jī)中，以1200轉(zhuǎn)/分鐘的速率在18℃的情況下攪拌8分鐘；放出冷混料，用單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，各區(qū)的加熱溫度根據(jù)擠出情況設(shè)置，最高不超過170℃。得到的粒料用差示掃描量熱計(jì)（DSC）進(jìn)行測量，得玻璃化溫度為56.5℃。

以上實(shí)施例中硬脂酸均可被環(huán)氧大豆油或硬脂酸與環(huán)氧大豆油的混合物替代，其最后改性得到的PPC玻璃化溫度均在50℃左右，其中硬脂酸與環(huán)氧大豆油混合比例不限。

2 結(jié)論

通過添加親油改性后納米碳酸鈣，可以使聚碳酸亞丙酯粒料的玻璃化溫度可以達(dá)到50℃以上，解決了運(yùn)輸和儲(chǔ)備的問題。本方法原材料易得，設(shè)備普通，加工工藝簡單，非常適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

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