[發明專利]聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210043587.5
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102604344A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李良釗;宋國林;唐國翌
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08K5/29
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司 44257
• 代理人: 王鎖林;茅秀彬

技術領域

本發明屬于高分子復合材料領域，具體是一種聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料及該復合材料的制備方法。

背景技術

目前通用材料主要集中在石油衍生材料，其?“白色”垃圾問題與日俱增，造成了不可忽視的能源危機和環境污染。開發潛在新型包裝材料成為學術與工業界研究熱點。脂肪族聚酯，如聚己內酯(PCL)、聚羥基乙酸(PGA)等具有良好的生物相容性和可降解性而被廣泛應用于生物醫療的諸多領域。

聚己內酯（PCL）是一種很好的生物降解材料和醫用材料，一直以來都是人們研究的熱點。近年來隨著人們環境保護意識的加強，生物降解材料更是成為了材料學中很活躍的一個研究方向，聚己內酯在很多物理性能上與通用塑料很相似，并且和很多高聚物具有較好的相容性，PCL以其具有獨特的生物相容性，生物降解性，以及對藥物具有透過釋放性在生物材料中被廣泛地應用，因此在生物降解材料領域內有巨大的潛在應用價值。常用于醫用造型材料、工業、美術造型材料、玩具、有機著色劑、熱復寫墨水附著劑、熱熔膠合劑。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以脂肪族二元酸、二元醇為主要原料，既可以通過石油化工產品滿足需求，也可通過纖維素、奶業副產物、葡萄糖、果糖、乳糖等自然界可再生農作物產物經生物發酵生產，高分子量的PBS具有優異的綜合性能。力學性能接近聚丙烯(iPP）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料，耐熱性能好，熱變形溫度接近100^oC，PBS只有在堆肥、水體等接觸特定微生物條件下才發生降解，在正常儲存和使用過程中性能非常穩定。憑借優異的綜合性能，PBS迅速成為可廣泛推廣使用的通用型完全生物降解材料之一。其本身具有良好的性價比，開發節能環保高性能生物降解復合材料具有重大應用價值。

二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）是高分子材料共混中常用的改性劑，為了提高聚丁二酸丁二醇酯與基體的相容性。通常需要兩組份添加其它助劑，處理的方法主要加入增塑劑、偶聯劑、三官能團有機改性劑等。通過對偶聯劑偶聯處理，可顯著提高聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料的綜合力學性能、結晶性能等。關于此類偶聯劑與聚丁二酸丁二醇酯改性聚己內酯研究未見相關報道。

發明內容

鑒于現有聚己內酯存在的拉伸強度與拉伸模量較低等缺點，本發明提供一種高性能聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料以及該復合材料的制備方法。其采用二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）作為偶聯劑，在聚己內酯和聚丁二酸丁二醇酯的兩組分混合物中混入MDI再經過熔融共混，讓聚丁二酸丁二醇酯在偶聯劑作用下均勻分散于聚己內酯基體中，得到高拉伸率、較好拉伸強度以及剛性平衡的復合材料。

?

本發明的聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料，是在聚己內酯和聚丁二酸丁二醇酯的兩組分混合物中混入二苯基甲烷二異氰酸酯偶聯劑經過熔融共混得到的產物，其中，各組分含量為：聚己內酯55-85wt%?，聚丁二酸丁二醇酯11-40wt%?，二苯基甲烷二異氰酸酯2-5wt%?。

上述聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將占總重量55-85wt%的聚己內酯與占總重11-40wt%的聚丁二酸丁二醇酯送入攪拌機中，以30-80?rpm攪拌混合均勻得到兩組分混合物；然后加入占總重量2-5wt%的二苯基甲烷二異氰酸酯到該混合物中，用雙螺桿擠出機或密煉機在120-190℃溫度下進行熔融共混，得到聚己內酯與聚丁二酸丁二醇酯復合材料。

其中，所述聚己內酯和聚丁二酸丁二醇酯兩種聚合物在預混合前進行烘干處理，烘干溫度為60-80℃。

采用雙螺桿擠出機時，在120-190℃溫度下、以20-80rpm對物料熔融共混，然后擠出鑄帶，造粒成型。

采用密煉機時，在120-190℃溫度下對物料熔融共混的時間為10-15分鐘。

?本發明通過雙螺桿擠出機或密煉機將聚己內酯與聚丁二酸丁二醇酯共混，在偶聯劑作用下使聚丁二酸丁二醇酯能與聚己內酯基體分子鏈結合優異，所得的聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料的拉伸模量比聚己內酯有所降低，斷裂伸長率大幅提高，拉伸強度變化不大。

本發明復合材料可用于玩具、包裝、電子產品等行業。

附圖說明

圖1為本發明實施例1、2、5、7、8所得的聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料的斷裂伸長率隨聚丁二酸丁二醇酯含量的變化圖，其中MDI含量為4.76?wt?%；

圖2為本發明實施例1、2、5、7、8所得聚己內酯/聚丁二酸丁二醇酯復合材料的拉伸強度隨聚丁二酸丁二醇酯含量的變化圖，其中MDI含量為4.76?wt?%；