[发明专利]聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物与无机纳米填料所组成的复合材料及其制备技术领域，具体涉及一种聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对二氧环己酮(PPDO)是一种具有优异的生物相容性、生物可吸收性和生物降解性的线性脂肪族聚醚酯。由于独特的醚键结构，PPDO具有比其他可生物降解聚酯更优异的韧性和亲水性，使其已成功应用于制造外科缝合线、骨板和组织修复材料，如螺钉、钩、片和钳等外科器具领域。此外，它在自然界中的生物降解性目前也得到了证实(Nishida，H.；Konno，M.；Ikeda，A.；Tokiwa，Y.Polym.Degrad.Stab.2000，68，205-217)。因此，在目前合成成本大幅降低的前提下，PPDO有望成为环境友好的通用塑料广泛应用于制造薄膜、板材、泡沫和无纺布等。但是由于PPDO结晶速度慢，熔体强度低，成型加工困难，因而限制了其应用范围。

将纳米粒子引入PPDO基体中制备纳米复合材料是提高PPDO性能的一种新方法。如王玉忠等(ZL200410081645.9)公开了一种PPDO/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。这种采用原位聚合或熔融共混方法制备的PPDO/层状粘土纳米复合材料虽然有效的提高了材料的结晶速度和材料的韧性，但是，由于蒙脱土层状粘土的片层与片层之间存在较强的离子键作用，因而在制备复合材料的过程中PPDO基体中的层状粘土片层很难完全剥离开来，容易形成大尺寸的团聚体，使之分散不均。正是由于层状粘土本身这种形貌的特点及其在基体材料中分散状况的原因，导致其对PPDO某些性能的提升达不到理想的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种通过添加无机纳米纤维进行改性获得的聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料。

本发明的另一目的是提供一种制备上述聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料的方法。

本发明提供的聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料，该复合材料是由聚对二氧环己酮基体材料和无机纳米纤维共混构成，其中无机纳米纤维与聚对二氧环己酮的重量比为0.5～10∶100，且该复合材料杨氏模量为364-942MPa。

上述聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料中无机纳米纤维与聚对二氧环己酮的重量比优选1～5∶100。

上述聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料，该复合材料中所含的无机纳米纤维为直径小于100纳米的海泡石、凹凸棒、纤维水镁石、埃洛石或纤蛇纹石中的任一种，且无机纳米纤维是未经预处理或经预处理的。

本发明提供的制备上述聚对二氧环己酮/无机纳米纤维复合材料的方法，该方法是先将按重量比100∶0.5～10对二氧环己酮单体和无机纳米纤维，在氮气气氛保护下，先在50℃下搅拌混合溶胀0.5～2h，再超声分散0.5～2h，然后升温至60～100℃，加入以对二氧环己酮单体的摩尔计为0.0005～0.005的催化剂，反应2～48h即可，或直接将聚对二氧环己酮均聚物与无机纳米纤维，按重量比100∶0.5～10的比例，先在高速搅拌机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机中，于85～130℃熔融共混挤出即可。

上述方法中所用的对二氧环己酮单体和无机纳米纤维或聚对二氧环己酮均聚物和无机纳米纤维的重量比优选100∶1～5。

上述方法中所用的无机纳米纤维为直径小于100纳米的海泡石、凹凸棒、纤维水镁石、埃洛石或纤蛇纹石中的任一种，且无机纳米纤维是未经预处理或经预处理的。

将无机纳米纤维进行预处理均为公知技术(Duquesne E，Moins S，Alexandre M，Dubois P.Macromol Chem Phys 2007；208：2542-2550；Shen L，Lin YJ，Du QG，Zhong W，Yang YL.Polymer 2005；46：5758-5766；Pan YZ，Xu Y，An L，Lu HB，Yang YL，Chen W，Nutt S.Macromolecules 2008；41：9245-9258.)，具体是以酸处理剂进行酸活化处理或以有机改性剂进行有机化处理或以表面处理剂进行有机化处理。其中所用的酸处理剂为无机酸，优选盐酸、硫酸或硝酸；有机改性剂为有机季铵盐、有机磷鎓盐或吡啶鎓盐，优选十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三苯基溴化磷或十六烷基溴化吡啶；表面处理剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂或硬脂酸，硅烷偶联剂优选KH550、KH560或KH570，钛酸酯偶联剂优选NDZ102、NDZ109或NDZ201。