[发明专利]纤维素、微晶纤维素、聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

纤维素、微晶纤维素、聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法

背景技术

聚碳酸亚丙酯(PPC)是由二氧化碳和环氧丙烷共聚得到的脂肪族聚碳酸酯。具有良好的生物降解性、生物相容性，高阻隔性，且安全无毒。其在食品包装、医用材料以及工程塑料等领域有良好的应用前景。然而，聚碳酸亚丙酯的缺点之一是在常温下较软、刚性不足，应用范围受到限制。在不影响PPC生物降解性能的前提下提高其力学强度，需要在PPC中填充增强体以提高其物理机械性能。纤维素是一种重要的天然高分子原料，在自然界中含量巨大，属再生资源，具有良好的物理机械性能和生物相容性。天然纤维素经酸解可以得到微晶纤维素。微晶纤维素具有较强的刚性、高结晶度和优异的力学性能。与无机填料相比，纤维素和微晶纤维具有低密度、对设备磨损小、可再生和生物降解等优点，将PPC与纤维素或微晶纤维素复合以提高PPC力学性能的方法仍未见相关报道。

发明内容

本发明要解决现有PPC力学强度低、热稳定性差等问题，提供了一种纤维素、微晶纤维素、聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法。该组合物能解决PPC力学强度低，耐热及尺寸稳定性差等方面的问题。

本发明的目的是用以下方式实现的：

本发明共混物由以下成分组成：PPC、纤维素或微晶纤维素、封端剂、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂、增塑剂和生物降解促进剂组成。其中PPC5~95份；纤维素或微晶纤维素5~50份；封端剂0~5份；润滑剂0.1~0.5份；抗氧剂0.1~0.5份；热稳定剂为1~5份；增塑剂0.1~0.5份；生物降解促进剂0.1~0.5份。

所述聚碳酸亚丙酯分子量为5~28万，分子量分布为2~15。

所述纤维素粒径为40~200目，微晶纤维素粒径为20μm~200μm。

所述封端剂是马来酸酐、琥珀酸酐的一种。

所述润滑剂为硬质酸或环氧大豆油的一种或两者的混合物。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、硫代二丙酸双酯类、受阻酚的一种。

所述热稳定剂为蒙脱土、二氧化硅、高岭土、氧化锌、氧化钛的一种或两种以上。

所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸脂类、脂肪族二元酸脂类、磷酸酯类、磷酸酯环氧化合物类的一种。

所述生物降解促进剂为草酸或柠檬酸的一种。

本发明纤维素、微晶纤维素、聚碳酸亚丙酯组合物及其制备方法的制备工艺为：将PPC、纤维素或微晶纤维素、封端剂、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂、增塑剂和生物降解促进剂在高速搅拌机下进行冷混，冷混时间为5~8分钟，转速为100~1500转/分钟。

将冷混料用双螺杆挤出机挤出造粒、挤出机的温度不高于180℃，螺杆转速为80~200rpm。

本发明制备的PPC/纤维素复合材料的拉伸强度、断裂伸长率按照国家标准GB/T1040-1992进行测试，弯曲强度按GB/T9341-2000进行测试，缺口冲击强度按GB/T1843-1996进行测试。制备的PPC/纤维素复合材料的拉伸强度最大可达37.26MPa，断裂强度≥10%，弯曲强度最大可达52.56MPa，弯曲强度与PPC相比提高了2~38倍，弯曲弹性模量≥3584MPa，冲击强度≥0.7kJ/m²。

具体实施方式

下列实施例中所述的实验方法，无特殊说明均为常规方法。所述试剂和材料均可从商业途径获得。所用PPC分子量为10万，分子量分布为2.4，拉伸强度为17.1MPa，断裂伸长率为494.32%，弯曲强度为1.37MPa，弯曲弹性模量为90.85MPa，冲击强度为1.09kJ/m²。所用纤维素粒径为40~100目，微晶纤维素粒径为20μm～100μm。

通过下列具体实例对本发明进行具体描述，有必要指出的是以下实例只用于对本发明的进一步说明，而非用于限定本发明的范围。

实施例1

将PPC90份，纤维素10份，硬质酸0.5份，抗氧剂10100.3份，蒙脱土3份，聚乙二醇0.5份，柠檬酸0.3份混合均匀。混合物用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，螺杆转速为150rpm，挤出温度150℃，将制备的粒料在平板硫化机上热压成型。实施例1所得材料各项技术指标测试结果如下：拉伸强度为25.94MPa，断裂伸长率38.12%，弯曲强度为4.90MPa，弯曲弹性模量为305.96MPa冲击强度为1.09kJ/m²。

实施例2