[發明專利]高機械性能淀粉/熱塑性聚氨酯復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201210002336.2
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102585485A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張水洞;唐勇;張震
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L3/02;C08L3/06;C08L3/10;C08L9/02;C08L9/06;C08L53/02;C08L23/16;C08L23/08;C08L33/04;C08K3/36;C08K5/053;C08K3/26;C0
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

??本發明屬于生物降解塑料技術領域，具體涉及一種具有高機械性能的淀粉/熱塑性聚氨酯復合材料及制備方法。

背景技術

熱塑性淀粉塑料可完全生物降解，并且具有價格低廉、來源豐富、易改性處理等優點而倍受關注。20世紀80年代以來，隨著淀粉降解塑料研究和開發工作的蓬勃發展，人們對淀粉的理化改性、熱塑行為、機械性能的研究取得較大的突破。國內外已有多種類型的淀粉生物降解塑料問世，但是其機械性能呈現脆性并且受環境濕度影響大，嚴重限制了熱塑性淀粉塑料的應用。采用與其他高分子材料進行物理共混改性制備復合材料，可以有效的提高熱塑性淀粉塑料的機械性能和耐水性。

熱塑性聚氨酯(TPU)既有橡膠的物理性能如彈性好、耐磨、耐油、耐臭氧、耐低溫又有塑料的加工性能，應用范圍十分廣泛。但同時也有耐老化性差、蓄熱性較高、濕表面磨擦系數低、容易打滑、成本較高的缺點。目前對TPU進行合金改性的類型包括TPU/聚烯烴復合材料，其原理是利用聚烯烴具有優良的力學性能,?耐熱性、化學穩定性,?電性能及優異的加工性,?把TPU與聚烯烴制成合金，一方面聚烯烴的加入可顯著降低TPU的成本和提高其熱穩定性，另一方面TPU可提高聚烯烴的抗沖、粘合和涂裝性能。此外，還有其他類型的合金，如TPU/PVC合金，TPU/PS合金，能進一步提高其機械性能和耐熱性能，并且在一定程度可降低成本。目前對采用納米粒子增強TPU材料制備具有性能良好的薄膜的研究和技術發明也有一定的報道，專利KR20090117917?(A)闡述了將納米二氧化硅10~20份與TPU共混制備具有高附著力的薄膜材料。專利JP2007186617??(A)則報道了將最高50份的硅酸與TPU共混制備TPU彈性粒子，能有效保持TPU高彈性模量和有良好的斷裂伸長率。專利CN200610040170.8?公開了一種熱塑性聚氨酯(TPU)/MC尼龍6復合材料的陰離子原位制備方法。用該發明制備的復合材料，在其拉伸強度和彎曲強度基本不變的基礎上，沖擊韌性與耐熱性得到大幅度的改善。專利CN02139341.9?公開了一種采用熔融共混法制備的累托石/熱塑性聚氨酯彈性體納米復合材料。該發明將不同種類熱塑性聚氨酯彈性體TPUR100-150份(按重量計)和不同需求量的有機累托石粘土1-10份及脫膜劑1-5份采用簡單、無污染的熔融共混法復合，即制得納米復合材料。該材料具有良好的強度、優異的耐熱性及耐熱老化性，因而具有廣泛用途。專利CN200910213529.0公開了一種負載多壁碳納米管的熱塑性聚氨酯薄膜的制備方法，首先對碳納米管進行前期處理，然后將對應TPU質量0.1％-5％的羧基化碳納米管加入對應TPU質量2-2.2倍的溶劑中超聲分散0.5-2小時，再加入TPU繼續一定時間后獲得均一的CNTs/TPU復合溶液，并通過靜電紡絲的方法得到膜狀物。該方法使熱塑性聚氨酯薄膜復合材料的特定力學性質可以有明顯提高。專利CN01129719.0?提供一種一種全環保型熱塑性聚氨酯(TPU)薄膜之配方，用以生產無色及有色聚氨酯薄膜(0.05mm-5.00mm)，配方成份以重量比例計為：50~90份TPU，0~20份的特種丙烯酸三聚物，0~20份的多元醇衍生物增塑劑，0~20份的聚丙烯酸改性劑以及其他助劑。

雖然以TPU為基材的TPU復合材料改性體系種類較多，并且也具有有很多優點，但是TPU與淀粉進行共混制備復合材料，淀粉含量高于15%以上的發明還未見詳細報道，T.Seidenstücker研究發現，利用雙螺桿擠出機將TPU與熱塑性淀粉(TPS)共混擠出，加入TPS可以明顯提高體系的生物降解速率，總結出TPU與TPS共混物的優點包括：可再生資源利用率高(當多元醇也可以采用可再生資源時，其含量可達(80~85)wt%；與其它大多數生物可降解材料相比，它具有良好的力學性能并可以滿足不同的應用要求，價格較為低廉，由該混合物制備的薄膜具有更高的透氣性和相當的透氧性以及良好的耐磨性。（Seidenstücker?T,?Fritz?H.-G.?Compounding?Procedure,?Processing?Behaviour?and?Property?Profiles?of?Polymeric?Blends?Based?on?TPU?and?Destructurized?Starch?.Starch,?1999,?51:93~102.）但是隨著淀粉含量的提高，淀粉/TPU復合材料的機械性能明顯下降，無法用于TPU常規的領域中。

發明內容