[发明专利]一种改性聚乳酸/聚己内酯复合材料及其制法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体是一种改性聚乳酸/聚己内酯复合材料及该复合材料的制备工艺。 

背景技术

目前，通用材料主要集中在石油衍生材料，其 “白色”垃圾问题与日俱增，造成了不可忽视的能源危机和环境污染。开发潜在新型包装材料成为学术与工业界研究热点。脂肪族聚酯，如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基乙酸(PGA)等具有良好的生物相容性和可降解性而被广泛应用于生物医疗的诸多领域。 

聚乳酸是最常用降解材料。聚乳酸（PLA），作为以（玉米、马铃薯等）可再生的植物资源为原料经化学合成制备的生物降解高分子，属于一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化转变温度和熔点分别为60oC和175oC左右，在室温是一种处于玻璃态的硬质高分子。同普通高分子一样，PLA可进行挤出、流延制膜、吹膜、注塑、吹瓶、纤维等成型加工。经过热成型、纺丝等二次加工后得到的产品可以广泛应用在服装、纺织、无纺布、包装、农业、林业、土木建筑、医疗卫生用品、日常生活用品等领域。PLA具有良好的可堆肥性、生物降解性、降解产生的二氧化碳和水可以返回自然界，重新加入到植物的光合作用过程中，有助于维持碳循环的平衡，综合性能能够满足可持续发展的要求。由于纯PLA存在冲击性能较差、加工性能有待提高及成本较高等缺点，使其应用受到很大限制。改善PLA的韧性、提高其加工性能是近年来国内外学者研究的热门领域，目前常用的方法主要是自增强，或与其他材料 (如矿物、碳纤维、天然纤维等)复合制备新材料。 

聚己内酯（PCL）是一种很好的生物降解材料和医用材料，一直以来都是人们研究的热点。近年来随着人们环境保护意识的加强，生物降解材料更是成为了材料学中很活跃的一个研究方向，聚己内酯在很多物理性能上与通用塑料很相似，并且和很多高聚物具有较好的相容性，PCL以其具有独特的生物相容性，生物降解性，以及对药物具有透过释放性在生物材料中被广泛地应用。因此在生物降解材料领域内有巨大的潜在应用价值。常用于医用造型材料、工业、美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂。 

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料，既可以通过石油化工产品满足需求，也可通过纤维素、奶业副产物、葡萄糖、果糖、乳糖等自然界可再生农作物产物经生物发酵生产，高分子量的PBS具有优异的综合性能。力学性能接近聚丙烯(iPP）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料，耐热性能好，热变形温度接近100^oC， PBS只有在堆肥、水体等接触特定微生物条件下才发生降解，在正常储存和使用过程中性能非常稳定。凭借优异的综合性能，PBS迅速成为可广泛推广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价比，开发节能环保高性能生物降解复合材料具有重大应用价值。 

二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）是高分子材料共混中常用的改性剂，为了提高聚丁二酸丁二醇酯与基体的相容性。通常需要两组分添加其它助剂，处理的方法主要加入增塑剂、偶联剂、三官能团有机改性剂等。通过偶联剂偶联处理，可显著提高聚乳酸/聚己内酯/聚丁二酸丁二醇酯复合材料的力学性能、结晶性能等。关于此类偶联剂、聚丁二酸丁二醇酯与聚己内酯共同改性聚乳酸研究未见相关报道。 

发明内容

鉴于现有聚己内酯存在的模量低、强度差的缺点，聚乳酸断裂伸长率较差的缺点，本发明提供一种改性聚乳酸/聚己内酯复合材料以及该复合材料的制备方法。其采用二苯基甲烷二异氰酸酯作为偶联剂，在聚乳酸、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯的三组分混合物中混入MDI再经过熔融共混，让聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯在偶联剂作用下均匀分散于聚乳酸基体中，得到高拉伸率、较好拉伸强度以及刚性平衡的复合材料。 

本发明提供的改性聚乳酸/聚己内酯复合材料，是在聚乳酸、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯的三组分混合物中混入二苯基甲烷二异氰酸酯偶联剂，再经过熔融共混得到的产物，其中各组分含量为： 

聚乳酸                           55-70wt%

聚己内酯                       9.5-30wt%

聚丁二酸丁二醇酯         4.5-30 wt%

二苯基甲烷二异氰酸酯  2.5-4.76 wt% 。

 所述产物是聚乳酸、聚己内酯和聚丁二酸丁二醇酯三分子通过所述偶联剂化学偶联的大分子共混物，其分子结构为： 

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