[发明专利]一种聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物复合材料领域，特别涉及一种聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料及其制备方法。

技术背景

聚碳酸亚丙酯是由二氧化碳和环氧丙烷共聚合成的脂肪族聚碳酸酯，在自然环境中或强制性堆肥的条件下可以实现完全生物降解，此外，聚碳酸亚丙酯是一类无色透明固体，无毒，无味，具有柔韧性高、气体透过率低、生物相容性好等特点，可以用作脆性材料的增韧剂、用作食品及药品的包装保鲜膜、用作药物缓释载体等。但是，由于聚碳酸亚丙酯的分子链较为柔顺、分子间作用力弱，它在常温下处于无定形态，是一种非结晶性高聚物，加工性能不够理想；其在受热时还容易发生由分子链末端的羟基引起的解拉链降解，热稳定性较差。以上缺点在很大程度上限制了聚碳酸亚丙酯的推广使用。

为了提升聚碳酸亚丙酯的应用价值，使其能够应用于更多领域，需要对其进行改性。目前，人们主要采用共混改性来提高聚碳酸亚丙酯的性能。孟跃中等（J Appl.Polym.Sci.,2006,99,782–787）制备了聚碳酸亚丙酯/木屑共混物，木屑的加入使得聚碳酸亚丙酯的玻璃化转变温度提高10℃，拉伸强度提高了大约16%，热稳定性也有所提高；李晓红等（J Poly Sci Part B:Polym Phys,2004,42,666）用木质纤维素纤维对聚碳酸亚丙酯进行改性研究，木质纤维素纤维的加入，同样使得共混物的玻璃化转变温度(共混物中含40wt%木质纤维素时，提高6.5℃)和热稳定性(共混物中含40wt%木质纤维素时，提高40℃)得到提高；虽然通过纤维素能够在一定程度上提高聚碳酸亚丙酯的性能，但由于纤维素和聚碳酸亚丙酯之间相容性较差，容易在基体中团聚，所以聚碳酸亚丙酯性能的改善并没有取得突破性进展，其应用仍然受到了限制。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料，以大幅提高聚碳酸亚丙酯的玻璃化转变温度、力学性能和热稳定性。

本发明的目的之二是提供一种聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料的制备方法。

本发明的聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料是由以下原料经熔融共混后制备得到的，在熔融共混之前各组分原料及含量为：

聚碳酸亚丙酯    25wt%～98.9wt%  （优选为40wt%～95wt%）

纤维素          1wt%～60wt%    （优选为4.5wt%～50wt%）

磷酸酯          0.1wt%～15wt%   （优选为0.5wt%～10wt%）

所述的聚碳酸亚丙酯可为各种分子量及分子量分布的聚碳酸亚丙酯。

所述的纤维素选自棉、麻、木浆植物纤维中的一种或几种。

所述的磷酸酯选自烷基磷酸单酯、烷基磷酸二酯、烷基磷酸三酯、芳基磷酸单酯、芳基磷酸双酯、芳基磷酸三酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸双酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸单酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸双酯、硅氧烷磷酸单酯、硅氧烷磷酸双酯、烷基醇酰胺磷酸单酯、烷基醇酰胺磷酸双酯中的一种或几种。

所述的烷基中的碳链长度为碳原子数4～18。

所述的芳基中的苯环的个数为1～3。

所述的苯环中的碳原子数为6～30。

本发明的聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料是采用熔融共混的方法进行制备得到的，该制备方法包括以下步骤：

1）将占复合材料总量0.1wt%～15wt%（优选为0.5wt%～10wt%）的磷酸酯与1wt%～60wt%（优选为4.5wt%～50wt%）的纤维素用捏合机于120～150℃下进行机械混合；

2）将步骤1）得到的混合物与干燥好的占复合材料总量25wt%～98.9wt%（优选为40wt%～95wt%）的聚碳酸亚丙酯进行熔融共混，得到所述的聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料；

所述的熔融共混可在温度为80～240℃之间进行。

所述的熔融共混可在开炼机、密炼机或双螺杆挤出机中进行。