[發明專利]一種生物降解聚酯納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410140288.2
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103937181A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 東為富;嚴洋洋;陳明清;馬丕明;段芳;施冬健
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K3/32;C08G63/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種生物降解聚酯納米復合材料及其制備方法，具體涉及一種增容劑改性的聚己內酯／羥基磷灰石納米復合材料及其制備方法，本發明屬于高分子材料技術領域。

背景技術

聚己內酯(PCL)由于其良好的力學性能、生物降解性和生物相容性而受到廣泛關注，且PCL來源廣泛，價格合理，性能穩定，使其成為脂肪族聚酯中應用較為廣泛的一種。PCL成型方法眾多，可以吹塑、注塑、模壓和熱成型。產品主要是薄膜，也可用于食品及醫療包裝材料。然而PCL熔點低、穩定性差、受力易變形等缺陷制約了其發展。

聚合物共混是獲得性能優良的聚合物復合材料以及聚合物改性的最簡便、最有效的方法之一，其中，使用納米材料作為與聚合物共混制備得到的納米復合材料比其它復合材料性能更優異。這主要是由于作為分散相的納米粒子尺寸小，比表面積大而產生的量子效應和表面效應，使得納米復合材料在眾多方面表現出特有性能，如電、磁、熱力學等。然而由于納米粒子尺寸上的特殊性以及與聚合物基體的相容性等因素，使得納米材料在聚合物中易發生團聚，產生相分離，反而降低了聚合物本身的性能。本發明合成了一種增容劑，它可使羥基磷灰石在PCL中分散更加均勻，由此所得納米復合材料的力學性能更優異。

發明內容

本發明提供一種生物降解聚酯納米復合材料及其制備方法，具體說來，一種增容劑改性的聚己內酯／羥基磷灰石納米復合材料及其制備方法。

本發明的目的在于提供一種生物降解聚酯納米復合材料，包含有共混的以下組分：聚己內酯(PCL)、羥基磷灰石和增容劑；聚己內酯(PCL)與羥基磷灰石的重量比為50～99∶50～1；增容劑的重量分數為0.2～20。

本發明所述的增容劑由以下步驟的方法制備而得：將己內酯干燥脫水，加入反應器中，通氮氣，再加入大分子引發劑聚二元醇和催化劑進行反應，反應溫度為160～165℃，反應時間為24～30h，得到增容劑，其中，大分子引發劑聚二元醇與己內酯的摩爾比為1∶500～1∶1500。

本發明所述的聚二元醇選自以下物質之一或組合：聚乙二醇，聚丙二醇，聚丁二醇。

本發明所述的催化劑選自以下物質之一或組合：辛酸亞錫，氯化亞錫，多聚磷酸，異丙醇鋁，烷氧基鋁，四苯基卟啉鋁烷氧化合物，甲磺酸，稀土有機胺化物。

本發明所述的催化劑的加入量為己內酯的0.01-0.1wt％。

本發明所述的生物降解聚酯納米復合材料由羥基磷灰石、聚己內酯和增容劑熔融共混制得。

本發明的優點在于：

(1)使用本體開環聚合方法制備的增容劑對聚己內酯／納米羥基磷灰石共混體系具有良好的增容效果，有效改善納米羥基磷灰石在聚己內酯中的分散，提高了納米復合材料的力學性能。

(2)增容劑具有生物相容性和生物可降解性能，有利于納米復合材料在生物醫藥中的應用。

(3)本發明制備的增容劑，其基本特性與聚己內酯接近，因此在加工過程中無需改變原有的生產設備以及制備工藝。

(4)通過調節增容劑制備過程中己內酯和聚乙二醇的分子量、配比等，得到適用于不同聚己內酯／納米羥基磷灰石共混體系的增容劑。

附圖說明

圖1未加增容劑的聚己內酯／納米羥基磷灰石復合材料的斷面掃描電鏡照片(對比例2)。

圖2加入增容劑的聚己內酯／納米羥基磷灰石復合材料的斷面掃描電鏡照片(實施例2)。

具體實施方式

下面結合實施例進一步描述本發明，本發明的范圍不受這些實施例的限制。本發明的范圍在權利要求書中提出。

增容劑的制備：

1.稱取24g經脫水干燥的己內酯(水分含量<0.05‰)，加入三口燒瓶中，通氮氣，加入0.5g大分子引發劑聚乙二醇-2000，后加入0.025g甲磺酸作催化劑，反應溫度為140℃，升溫攪拌，反應24h，得到增容劑PCEC-2K；其中大聚乙二醇-2000與己內酯的摩爾比為1∶840。

2.稱取22g經脫水干燥的己內酯(水分含量<0.05‰)，加入三口燒瓶中，通氮氣，加入1.5g大分子引發劑聚乙二醇-6000，后加入0.023g辛酸亞錫作催化劑，反應溫度為140℃，升溫攪拌，反應24h，得到增容劑PCEC-6K；其中聚乙二醇-6000與己內酯的摩爾比為1∶772。