專利名稱：：基于聚乳酸的形狀記憶材料及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于可降解高分子材料的形狀記憶材料及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：形狀記憶材料主要包括形狀記憶合金和形狀記憶聚合物。形狀記憶聚合物是指在一定條件下可以自動(dòng)恢復(fù)原來形狀的高分子材料，如原來呈巻曲狀的材料，經(jīng)拉伸成條狀定型后，在一定溫度條件下還可以恢復(fù)原來的巻曲狀態(tài)。形狀記憶聚合物的形狀記憶功能主要來源于材料內(nèi)部存在不完全相容的兩相——保持成型制品形狀的固定相和隨溫度變化會(huì)發(fā)生軟化-硬化可逆變化的可逆相。形狀記憶聚合物材料在機(jī)械加工中的組裝定位，醫(yī)療中的復(fù)位矯正等方面有重要應(yīng)用意義。目前，得到應(yīng)用的形狀記憶高聚物有聚降冰片烯、反式1,4-聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交聯(lián)聚乙烯、聚氨酯、聚內(nèi)酯、聚酰胺和聚乳酸等。但大部分形狀記憶材料脆性較大，難以實(shí)現(xiàn)高彈形變，因此限制了其形狀記憶能力及使用范圍。聚乳酸是采用可再生的玉米、小麥等淀粉原料，經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乳酸，再經(jīng)聚合而成的熱塑性脂肪族聚酯。聚乳酸作為生物相容性和生物可降解性材料獲得越來越廣泛的應(yīng)用。目前，聚乳酸被廣泛的用作包裝薄膜、熱塑性容器、一次性塑料瓶和發(fā)泡材料使用。同時(shí)，聚乳酸逐漸用來替代PC/ABS用來制備成手機(jī)和計(jì)算機(jī)外殼。但是由于聚乳酸本身固有的脆性和低韌性限制了其應(yīng)用范圍。為了改善聚乳酸的韌性，一般采用共聚或共混的方法。通常共混的方法更為經(jīng)濟(jì)和易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。如何改善聚乳酸的韌性，提高其形狀記憶性能，是人們所十分關(guān)注的課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于聚乳酸的形狀記憶材料及其制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的基于聚乳酸的形狀記憶材料，由聚乳酸和超支化聚酰胺酯組成，其中，聚乳酸的重量份為8098份，超支化聚酰胺酯的重量份為220份；優(yōu)選的為聚乳酸的重量份為卯95份，超支化聚酰胺酯的重量份為510份；超支化聚酰胺酯作為添加劑起到增韌的目的。聚乳酸和超支化聚酰胺酯均為生物可降解材料，可通過堆肥分解，對(duì)環(huán)境無污染。所說的超支化聚酰胺酯，為一種超支化聚合物，主鏈含有酯鍵和酰胺鍵，表面含有大量羥基，能夠與聚乳酸分子間形成氫鍵作用，降低聚乳酸基體的結(jié)晶度，增加其韌性，使聚乳酸材料擁有更高的斷裂伸長率；所說的超支化聚酰胺酯可采用J.POLYM.SCI.PARTA:POLYM.CHEM.:VOL.42(2004)文獻(xiàn)報(bào)道的方法進(jìn)行制備，簡(jiǎn)述如下首先，用鄰苯二甲酸酐與二異丙醇胺反應(yīng)形成AB2型單體。然后，將單體在14(TC下進(jìn)行縮聚反應(yīng)即可得到超支化聚酰胺酯。超支化聚酰胺酯的結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>所說的聚乳酸的分子量為80000-200000，熔點(diǎn)為140-170°C，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為50-6(TC，形變恢復(fù)溫度低，應(yīng)用面廣；所述的基于聚乳酸的形狀記憶材料的制備方法，包括如下步驟將超支化聚酰胺酯和聚乳酸共混，即可獲得基于聚乳酸的形狀記憶材料。共混條件為共混溫度160-180°C，螺桿轉(zhuǎn)速30-70r/min，共混時(shí)間3-8min。改性聚乳酸的性能測(cè)試方法-將上述制備的超支化聚酰胺酯改性聚乳酸，在160-18(TC下注塑成型，制成厚lmm，長度8cm的啞鈴型力學(xué)樣條。在室溫下，利用電子拉力機(jī)進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，夾頭間距30mm，拉伸速度5mm/min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過改變超支化聚酰胺酯與聚乳酸的比例進(jìn)行共混，可以控制產(chǎn)品的多種性能，如力學(xué)強(qiáng)度，斷裂伸長，結(jié)晶度等。一般的聚乳酸材料在受到拉伸或彎曲應(yīng)力時(shí)，很容易斷裂。本發(fā)明制備的聚乳酸材料克服了純聚乳酸較脆的缺點(diǎn)，具有很高的韌性和斷裂伸長率。因此在高拉伸比下不斷裂，通過加熱可恢復(fù)到原有的形狀，顯示出良好的形狀記憶效應(yīng)。圖1為實(shí)施例2，3和5的紅外譜圖。圖2為實(shí)施例1，2，3，4和5的熱性能曲線。圖3為實(shí)施例1，2，3，4和5的力學(xué)性能。圖4為實(shí)施例2和3的形狀記憶效應(yīng)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1選用DSM公司的HYBRANEPS2550，按質(zhì)量比2.5%和聚乳酸(分子量200000)在哈克共混儀中共混。共混溫度為180°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，共混時(shí)間為5分鐘。將共混物在175。C下注塑成型，制成厚lmm，長度8cm的啞鈴型力學(xué)樣條。然后將共混物于ll(TC放置30分鐘左右結(jié)晶定型。拉伸強(qiáng)度為48.31MPa，斷裂伸長為12.11%，恢復(fù)程度98°/。。熱性能曲線見圖2，力學(xué)性能見圖3。實(shí)施例2選用的DSM公司的HYBRANEPS2550，按質(zhì)量比5%和聚乳酸(分子量80000)在哈克共混儀中共混。共混溫度為18(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，共混時(shí)間為5分鐘。將共混物在175r下注塑成型，制成厚lmm，長度8cm的啞鈴型力學(xué)樣條。然后將共混物于ll(TC放置30分鐘左右結(jié)晶定型。拉伸強(qiáng)度為53.17MPa，斷裂伸長為24.01%，恢復(fù)程度96°/。。紅外譜圖見圖l，熱性能曲線見圖2，力學(xué)性能見圖3，形狀記憶效應(yīng)見圖4。實(shí)施例3選用DSM公司的HYBRANEPS2550，按質(zhì)量比10%和聚乳酸(分子量在120000)在哈克共混儀中共混。共混溫度為18(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，共混時(shí)間為5分鐘。將共混物在175。C下注塑成型，制成厚1mm，長度8cm的啞鈴型力學(xué)樣條。然后將共混物于110。C放置30分鐘左右結(jié)晶定型。拉伸強(qiáng)度為48.81MPa，斷裂伸長為43.06%,恢復(fù)程度94%。紅外譜圖見圖l，熱性能曲線見圖2，力學(xué)性能見圖3，形狀記憶效應(yīng)見圖4。實(shí)施例4選用DSM公司的HYBRANEPS2550，按質(zhì)量比15%和聚乳酸(分子量150000)在哈克共混儀中共混。共混溫度為180°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，共混時(shí)間為5分鐘。將共混物在175。C下注塑成型，制成厚lmm，長度8cm的啞鈴型力學(xué)樣條。然后將共混物于ll(TC放置30分鐘左右結(jié)晶定型。拉伸強(qiáng)度為35.32MPa，斷裂伸長為17.00%。熱性能曲線見圖2，力學(xué)性能見圖3。實(shí)施例5選用DSM公司的HYBRANEPS2550，按質(zhì)量比20%和聚乳酸(分子量150000)在哈克共混儀中共混。共混溫度為180°C,螺桿轉(zhuǎn)速為50r/min，共混時(shí)間為5分鐘。將共混物在175X:下注塑成型，制成厚lmm,長度8cm的啞鈴型力學(xué)樣條。然后將共混物于ll(TC放置30分鐘左右結(jié)晶定型。拉伸強(qiáng)度為31.49MPa，斷裂伸長為2.92%。紅外譜圖見圖l，熱性能曲線見圖2，力學(xué)性能見圖3。表1聚乳酸、HYBRANEPS2550和其共混物的熱性能參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1.基于聚乳酸的形狀記憶材料，其特征在于，由聚乳酸和超支化聚酰胺酯組成，其中，聚乳酸的重量份為80～98份，超支化聚酰胺酯的重量份為2～20份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚乳酸的形狀記憶材料，其特征在于，聚乳酸的重量份為9095份，超支化聚酰胺酯的重量份為510份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚乳酸的形狀記憶材料，其特征在于，所說的聚乳酸的分子量為80000-200000，熔點(diǎn)為140-170°C，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為50-60'C。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于聚乳酸的形狀記憶材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將超支化聚酰胺酯和聚乳酸共混，即可獲得基于聚乳酸的形狀記憶材料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，共混條件為共混溫度160-180°C，螺桿轉(zhuǎn)速30-70r/min,共混時(shí)間3-8min。全文摘要本發(fā)明提供了一種基于聚乳酸的形狀記憶材料及其制備，形狀記憶材料，其特征在于，由聚乳酸和超支化聚酰胺酯組成，其中，聚乳酸的重量份為80～98份，超支化聚酰胺酯的重量份為2～20份。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過改變超支化聚酰胺酯與聚乳酸的比例進(jìn)行共混，可以控制產(chǎn)品的多種性能，如力學(xué)強(qiáng)度，斷裂伸長，結(jié)晶度等。一般的聚乳酸材料在受到拉伸或彎曲應(yīng)力時(shí)，很容易斷裂。本發(fā)明制備的聚乳酸材料克服了純聚乳酸較脆的缺點(diǎn)，具有很高的韌性和斷裂伸長率。因此在高拉伸比下不斷裂，通過加熱可恢復(fù)到原有的形狀，顯示出良好的形狀記憶效應(yīng)。文檔編號(hào)C08L77/12GK101319088SQ20081004010公開日2008年12月10日申請(qǐng)日期2008年7月2日優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日發(fā)明者偉張,瑜張,張新忠,閻慧至,龍陳,陳彥模申請(qǐng)人:東華大學(xué)