[發(fā)明專利]聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料及其制法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310090895.8
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103183938A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李良釗;唐國翌;宋國林
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08K3/26;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標(biāo)代理有限公司 44257
• 代理人: 王鎖林;茅秀彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體是一種聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料及該復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

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(huán)境污染。開發(fā)潛在新型包裝材料成為學(xué)術(shù)與工業(yè)界研究熱點。脂肪族聚酯，如聚己內(nèi)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(yīng)用于生物醫(yī)療的諸多領(lǐng)域。

聚己內(nèi)酯（PCL）是一種很好的生物降解材料和醫(yī)用材料，一直以來都是人們研究的熱點。近年來隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的加強，生物降解材料更是成為了材料學(xué)中很活躍的一個研究方向，聚己內(nèi)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(yīng)用。因此在生物降解材料領(lǐng)域內(nèi)有巨大的潛在應(yīng)用價值。常用于醫(yī)用造型材料、工業(yè)、美術(shù)造型材料、玩具、有機著色劑、熱復(fù)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(chǎn)品滿足需求，也可通過纖維素、奶業(yè)副產(chǎn)物、葡萄糖、果糖、乳糖等自然界可再生農(nóng)作物產(chǎn)物經(jīng)生物發(fā)酵生產(chǎn)，高分子量的PBS具有優(yōu)異的綜合性能。力學(xué)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100oC，?PBS只有在堆肥、水體等接觸特定微生物條件下才發(fā)生降解，在正常儲存和使用過程中性能非常穩(wěn)定。憑借優(yōu)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(fā)節(jié)能環(huán)保高性能生物降解復(fù)合材料具有重大應(yīng)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(lián)劑、三官能團(tuán)有機改性劑等。通過對偶聯(lián)劑偶聯(lián)處理，可顯著提高聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯復(fù)合材料的力學(xué)性能、結(jié)晶性能等。關(guān)于此類偶聯(lián)劑與聚丁二酸丁二醇酯改性聚己內(nèi)酯研究未見相關(guān)報道。

蛋殼粉是禽蛋的表皮外殼，一般不具有較大的經(jīng)濟(jì)價值，食用后常廢棄不用，其主要成分是碳酸鹽，碳酸鹽是聚合物改性中常用的增強劑，每年都有大量的蛋殼成為垃圾處理掉，本專利充分利用農(nóng)產(chǎn)品蛋殼資源的無毒環(huán)保安全與材料的增強作用特點，通過廢物利用制備綠色環(huán)保的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有聚己內(nèi)酯存在的模量低、拉伸性能差的缺點，本發(fā)明提供一種高性能聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料以及該復(fù)合材料的制備方法，能夠得到高拉伸率、較好拉伸強度、拉伸模量以及剛性韌性平衡的復(fù)合材料。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

?一種聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料是由聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯通過偶聯(lián)劑化學(xué)偶聯(lián)形成的大分子偶聯(lián)物與蛋殼粉的共混物，所述蛋殼粉均勻分散在所述大分子偶聯(lián)物之間，其中，所述偶聯(lián)劑為二苯基甲烷二異氰酸酯，所述大分子偶聯(lián)物化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

?。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合材料的組分含量為：聚己內(nèi)酯50-85wt%，聚丁二酸丁二醇酯?10-40wt%，蛋殼粉0.5-10wt%，偶聯(lián)劑2-6wt%?。

進(jìn)一步地，所述蛋殼粉的含量為0.5-5wt%。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合材料的組分含量為：聚己內(nèi)酯62-68wt%，聚丁二酸丁二醇酯25-30wt%，蛋殼粉0.5-5wt%，偶聯(lián)劑2.5-5?wt%。

進(jìn)一步地，所述蛋殼粉為100-1000目的蛋殼粉。所述蛋殼粉含量為0.5-5wt%的上述復(fù)合材料的拉伸強度為34.5?Mpa?-?47?Mpa。

?本發(fā)明還提供一種聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料的制備方法，包括步驟：

按照上述組分含量配料，首先將聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯和蛋殼粉送入攪拌機中，以20-80rpm轉(zhuǎn)速攪拌，混合均勻得三組分的混合物；

在所述混合物中混入二苯基甲烷二異氰酸酯偶聯(lián)劑，然后用雙螺桿擠出機或密煉機進(jìn)行熔融共混，形成復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，所述雙螺桿擠出機在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。

進(jìn)一步地，所述密煉機在120-190℃溫度下對物料熔融共混的時間為10-15分鐘。

進(jìn)一步地，所述聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯和殼粉在預(yù)混合前進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為60-80℃。