抗冲击生物可降解复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗冲击生物降解复合材料及其制备方法。所述抗冲击生物降解复合材料由互穿网络弹性体和聚碳酸酯熔融共混而成；其中，所述互穿网络弹性体为脂肪族聚酯与酸木质素在交联剂与引发剂存在下交联反应得到的，所述脂肪族聚酯选自聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种；所述脂肪族聚酯与所述酸木质素的质量比为100:(5～15)。该复合材料可完全生物降解，且具有良好的抗冲击性能。

Impact resistant biodegradable composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
抗冲击生物可降解复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，特别是涉及一种抗冲击生物可降解复合材料及其制备方法。
技术介绍
传统不可降解塑料的应用在给人类生产、生活带来便利的同时，也带来了诸如污染土壤、水体、海洋等危害。随着人类环保意识的逐渐提高，对可降解环保材料的渴望越来越强烈。生物降解塑料是能够在适合的环境条件下经过一定时间跨度后最终分解为二氧化碳和水的一类聚合物材料。目前全球的生物降解塑料已达几十种，比如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚羟基丁基酯(PHB)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚碳酸酯(PC)等合成型可降解塑料。上述可降解塑料尽管具有良好的生物降解性能，但均因其自身或多或少的缺陷而极大限制了其作为材料单独使用的大规模应用。为了提高生物降解塑料的抗冲击性能，目前主要有三种方法，一是通过共聚，在生物降解塑料的分子链上引入另一种柔性分子链，使生物降解塑料分子链的规整度下降，从而降低生物降解塑料的结晶性能，使分子链柔顺更佳，改善韧性，但是该方法成本高；二是通过拉伸取向、退火处理等成型加工艺提高冲击强度等力学性能，但此方法改善的幅度有限，难以从根本上解决韧性不足的问题；三是通过共混方式加入增韧剂，但是目前增韧剂的价格普遍高昂，且一般均与聚合物基材存在相容性问题，在后期使用过程中易析出，导致材料的性能变差。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种成本较低且具有良好抗冲击性能的生物降解复合材料及其制备方法。一种抗冲击生物降解复合材料，由互穿网络弹性体和聚碳酸酯熔融共混而成；其中，所述互穿网络弹性体为脂肪族聚酯与酸木质素在交联剂与引发剂存在下交联反应得到的，所述脂肪族聚酯选自聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种；所述脂肪族聚酯与所述酸木质素的质量比为100:(5～15)。上述抗冲击生物降解复合材料，以易生物降解的聚碳酸酯为基体，通过在聚碳酸酯基体中引入互穿网络弹性体，互穿网络弹性体具有很大的分子自由空间，当受到外力作用时，互穿网络弹性体可通过发生大的形变消耗应力，加上聚己内酯和/或聚丁二酸丁二醇酯的分子链具有良好的柔韧性，可以大大提高复合材料的抗冲击性，不但避免了使用价格高昂的增韧剂，而且还可以降低生产成本；同时，以聚己内酯和/或聚丁二酸丁二醇酯与酸木质素为原料交联反应得到的互穿网络弹性体的主体材料是酯类高分子材料，与聚碳酸酯基材的相容性非常好，解决了相容性问题，还可以进一步提高复合材料的抗紫外性能和热稳定性能。在其中一个实施例中，所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯的质量比为(10～40):100。进一步地，所述脂肪族聚酯为聚己内酯，所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯的质量比为(15～25):100。进一步地，所述脂肪族聚酯为聚丁二酸丁二醇酯，所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯的质量比为(20～30):100。在其中一个实施例中，所述引发剂为过氧化二异丙苯，所述过氧化二异丙苯的用量为所述脂肪族聚酯与所述酸木质素总量的0.8wt％～2wt％。在其中一个实施例中，所述交联剂为马来酸酐，所述马来酸酐的用量为所述脂肪族聚酯与所述酸木质素总量的1wt％～5wt％。本专利技术另一目的在于提供一种上述抗冲击生物降解复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将所述脂肪族聚酯、所述酸木质素、所述交联剂和所述引发剂混合，得到预混料，将所述预混料经反应挤出，得到所述互穿网络弹性体；将所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯混合后，经熔融挤出，得到所述抗冲击生物降解复合材料。上述方法先将聚己内酯或/和聚丁二酸丁二醇酯、酸木质素、交联剂和引发剂混合，经反应挤出，得到以聚己内酯或/和聚丁二酸丁二醇酯为主体材料的轻度交联的互穿网络弹性体，然后将互穿网络弹性体与聚碳酸酯共混、熔融挤出，得到抗冲击性能良好的生物降解复合材料，该制备工艺简单，且制备过程中不需要额外添设设备，能够降低生产成本。在其中一个实施例中，所述脂肪族聚酯为聚己内酯，所述反应挤出的温度按物料前进方向依次为：35℃～45℃、45℃～55℃、70℃～90℃、100℃～120℃、120℃～135℃、110℃～125℃。在其中一个实施例中，所述脂肪族聚酯为聚丁二酸丁二醇酯，所述反应挤出的温度按物料前进方向依次为90℃～110℃、110℃～130℃、130℃～150℃、140℃～160℃、140℃～160℃和135℃～155℃。在其中一个实施例中，所述反应挤出的螺杆转速为90rpm～110rpm。在其中一个实施例中，所述熔融挤出的温度按物料前进方向依次为：190℃～210℃、215℃～225℃、225℃～235℃、235℃～245℃、245℃～255℃、240℃～250℃。在其中一个实施例中，所述熔融挤出的螺杆转速为90rpm～110rpm。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的复合材料以聚碳酸酯为主体材料，在聚碳酸酯基体中引入互穿网络弹性体，当受到外力作用时，互穿网络弹性体可通过发生大的形变消耗应力，加上聚己内酯和/或聚丁二酸丁二醇酯的分子链具有良好的柔韧性，可以大大提高复合材料的抗冲击性，使其具有良好的抗冲击性能。(2)本专利技术所选用的聚碳酸酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯和酸木质素均是可完全生物降解的新型高分子合成材料，且聚合物和降解产物均无毒，使用后的废弃物可完全生物降解，对环境良好。(3)聚已内酯和聚丁二酸丁二醇酯均是一种线形聚酯合成高分子材料，分子链具有良好的柔顺性和韧性，且与其它高分子的良好的相容性使其易于与聚碳酸酯共混，将酸木质素与聚已内酯和/或聚丁二酸丁二醇酯交联形成互穿网络弹性体，不但很好地解决相容性问题，避免使用价格高昂的增韧剂，降低生产生成，而且可以进一步提高复合材料的力学性能。(4)酸木质素是聚酚类的三维网状高分子化合物，其基本结构单元为苯丙烷结构，将含刚性苯环的酸木质素引入到复合材料基体中，不但能够提高复合材料的耐磨性，还能提高复合材料的抗紫外降解性和热稳定性(木质素含苯环结构的缘故)，而且，通过引入酸木质素，提高了加工过程中的材料流动性，从而降低了挤出温度。(5)上述方法以聚碳酸酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯和酸木质素为主体材料，仅需要使用高混机、粉碎机和双螺杆挤出机，工艺简单，能够很好的降低生产成本。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术一实施方式提供的抗冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗冲击生物降解复合材料，其特征在于，所述抗冲击生物降解复合材料由互穿网络弹性体和聚碳酸酯熔融共混而成；/n其中，所述互穿网络弹性体为脂肪族聚酯与酸木质素在交联剂与引发剂存在下交联反应得到的，所述脂肪族聚酯选自聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种；/n所述脂肪族聚酯与所述酸木质素的质量比为100:(5～15)。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗冲击生物降解复合材料，其特征在于，所述抗冲击生物降解复合材料由互穿网络弹性体和聚碳酸酯熔融共混而成；
其中，所述互穿网络弹性体为脂肪族聚酯与酸木质素在交联剂与引发剂存在下交联反应得到的，所述脂肪族聚酯选自聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种；
所述脂肪族聚酯与所述酸木质素的质量比为100:(5～15)。


2.根据权利要求1所述的抗冲击生物降解复合材料，其特征在于，所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯的质量比为(10～40):100。


3.根据权利要求2所述的抗冲击生物降解复合材料，其特征在于，所述脂肪族聚酯为聚己内酯，所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯的质量比为(15～25):100；或
所述脂肪族聚酯为聚丁二酸丁二醇酯，所述互穿网络弹性体与所述聚碳酸酯的质量比为(20～30):100。


4.根据权利要求1所述的抗冲击生物降解复合材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二异丙苯，所述过氧化二异丙苯的用量为所述脂肪族聚酯与所述酸木质素总量的0.8wt％～2wt％。


5.根据权利要求1～4任一项所述的抗冲击生物降解复合材料，其特征在于，所述交联剂为马来酸酐，所述马来酸酐的用量为所述脂肪族聚酯与所述酸木质素总量的1wt％～5wt％。


6.权利要求1～5任一项所述抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：林红卫，舒友，欧阳跃军，李元祥，张再兴，向德轩，罗琼林，李佩瑛，赵怡馨，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43