專利名稱：聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料及其制法的制作方法
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(wèn)題與日俱增，造成了不可忽視的能源危機(jī)和環(huán)境污染。開(kāi)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(diǎn)。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(lái)都是人們研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，生物降解材料更是成為了材料學(xué)中很活躍的一個(gè)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(dú)特的生物相容性，生物降解性，以及對(duì)藥物具有透過(guò)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(jià)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(jī)著色劑、熱復(fù)寫(xiě)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(guò)石油化工產(chǎn)品滿足需求，也可 通過(guò)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lOOoC，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(chǔ)存和使用過(guò)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(jià)比，開(kāi)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(jià)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齊U、偶聯(lián)劑、三官能團(tuán)有機(jī)改性劑等。通過(guò)對(duì)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(jiàn)相關(guān)報(bào)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(jià)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(qiáng)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(wú)毒環(huán)保安全與材料的增強(qiáng)作用特點(diǎn)，通過(guò)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(diǎn)，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(qiáng)度、拉伸模量以及剛性韌性平衡的復(fù)合材料。為了實(shí)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(guò)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:
權(quán)利要求
1.一種聚己內(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(guò)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:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，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%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述蛋殼粉的含量為0.5-5wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，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%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述蛋殼粉是100-1000目的蛋殼粉，含所述蛋殼粉0.5-5wt%的所述復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為34.5 Mpa -47 Mpa。
6.一種如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括步驟: 將所述聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯和蛋殼粉送入攪拌機(jī)中，以20-80rpm轉(zhuǎn)速攪拌，混合均勻得三組分混合物； 在所述混合物中混入所述偶聯(lián)劑，用雙螺桿擠出機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行熔融共混，形成復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)在120-190°C溫度下、以20-80rpm對(duì)物料熔融共混，然后擠出鑄帶，造粒成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述密煉機(jī)在120-190°C溫度下對(duì)物料熔融共混的時(shí)間為10-15分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯和蛋殼粉三組分在混合前進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為60-80°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述蛋殼粉采用100-1000目的蛋殼粉。
全文摘要
一種聚己內(nèi)酯/聚丁二酸丁二醇酯/蛋殼粉復(fù)合材料及制備方法，該復(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%。該方法將各組分的均勻混合物用雙螺桿擠出機(jī)或密煉機(jī)在溫度120-190℃下進(jìn)行熔融共混，聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯通過(guò)偶聯(lián)劑化學(xué)偶聯(lián)形成的大分子偶聯(lián)物與蛋殼粉形成共混物，分子鏈優(yōu)異結(jié)合，蛋殼粉起到增強(qiáng)作用，復(fù)合材料的拉伸模量比聚己內(nèi)酯有所增加，斷裂伸長(zhǎng)率提高，拉伸強(qiáng)度也得到提高，可廣泛地應(yīng)用于玩具、包裝、電子產(chǎn)品等行業(yè)。
文檔編號(hào)C08L67/04GK103183938SQ20131009089
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者李良釗, 唐國(guó)翌, 宋國(guó)林 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院