[發明專利]一種完全可降解聚碳酸亞丙酯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510960052.8
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105482416A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 常海波;徐超江;朱方;李潤明;王麒麟;周大鵬;卜站偉;林童
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L89/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;楊海霞

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種完全可降解的聚碳酸亞丙酯復合材料及其制備方法。

背景技術

聚碳酸亞丙酯(PPC)是由二氧化碳和環氧丙烷在催化劑的作用下交替聚合而成的一種生物可降解材料，因其具有生物相容性、高透明度、柔韌性及氣體阻隔性等諸多優良的性能，使其在醫藥領域和包裝材料等領域具有十分廣泛的應用前景。但是，聚碳酸亞丙酯的玻璃化轉變溫度(T_g)低、熱穩定性和力學強度較差，極大限制了其規模化應用。

為提高聚碳酸亞丙酯的性能，國外內相繼開展了聚碳酸亞丙酯的改性研究。其中，物理共混是改善聚碳酸亞丙酯性能的有效途徑之一，這種方法對設備要求簡單，操作方便，因而得到了廣泛的研究。可降解材料如聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯以及不可降解材料（聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等）對聚碳酸亞丙酯進行共混改性已有了報道，采用碳酸鈣、碳納米管、高嶺土和蒙脫土等對聚碳酸亞丙酯進行填充改性亦有不少的工作發表。如Chen等報道采用玻璃纖維對聚碳酸亞丙酯進行共混改性(Journalofreinforcedplasticsandcomposites,2010,29(10):1545-1550.)，加入10%的玻璃纖維，所得復合材料的拉伸強度從17.32MPa提高了25.43MPa，最大熱分解溫度從290.8℃提高了293.2℃，但是斷裂伸長率卻從255.03%大幅度下降到了8.86%。中國專利CN103540113A公開了一種碳酸鈣填充改性提高聚碳酸亞丙酯力學性能的方法，效果類似。Gao等采用納米級氧化石墨對聚碳酸亞丙酯進行改性（JournalofMaterialsChemistry,2011,21,17627–17630.)，加入少量的納米級氧化石墨就可以顯著提高聚碳酸亞丙酯的力學性能。相對而言，從生物可降解性和易得性的角度考慮，采用天然大分子材料對聚碳酸亞丙酯進行改性具有更好的優勢，文獻中已經有大量關于淀粉、殼聚糖、木粉和纖維素以及它們衍生物改性聚碳酸亞丙酯的報道。如中國專利CN104327477A公布了聚碳酸亞丙酯/纖維素復合材料及其制備方法，纖維素用量比較多時才具有較好的改性效果，例如，60g木漿纖維素和40g聚碳酸亞丙酯共混，所得復合材料的玻璃化轉變溫度從32℃提高為48℃，其拉伸強度從19MPa提高34MPa，而用5g的木漿纖維素和95g聚碳酸亞丙酯共混，所得復合材料的玻璃化轉變溫度僅為34℃，拉伸強度為24MPa。值得說明的是，目前的文獻資料中報道的大多是采用天然多糖類大分子及其衍生物材料對聚碳酸亞丙酯進行改性。而采用天然蛋白質材料對聚碳酸亞丙酯進行改性卻很少有文獻資料報道。

蛋白質和多糖均屬于天然大分子，資源豐富、來源廣泛，且無毒可降解，是可再生資源之一。隨著石化資源的日益枯竭和人們對于環境保護的逐步關注，這些材料的開發利用引起了人們的極大興趣。如中國專利CN101805523A公布了一種超細生物粉末填充母料及其制備方法，采用包含動物的殼、蹄、骨、角、毛如羽毛粉、骨粉及貝殼粉在內的超細生物粉末等對包含聚碳酸亞丙酯的聚合材料進行填充。超細生物粉的填充量在27－77%。本發明研究發現：單純采用動物蛋白粉對聚碳酸亞丙酯進行填充改性，當動物蛋白粉的含量超過8%時，所得復合材料的性能已經嚴重劣化。

發明內容

基于此，本發明的目的在于提供一種完全可降解的聚碳酸亞丙酯復合材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種完全可降解聚碳酸亞丙酯復合材料，該復合材料由聚碳酸亞丙酯和動物蛋白粉組成，動物蛋白粉與聚碳酸亞丙酯的質量比為0.5～8：100（優選0.5～4：100）。

具體的，聚碳酸亞丙酯的數均分子量為1.5×10⁴～3.0×10⁵，分子量分布為1.3～7.5。其中，優選使用數均分子量為2×10⁴～2.5×10⁵、分子量分布為1.5～4.5的聚碳酸亞丙酯。

具體的，動物蛋白粉包括羊毛粉、牛毛粉、羽毛粉、豬毛粉、蹄角粉和蠶絲粉中的一種或兩種以上的混合物等。

所述的動物蛋白粉的粒度優選在500目以上。作為優選，動物蛋白粉的目數在500～1000之間。