[发明专利]一种生物降解聚酯纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物降解聚酯纳米复合材料及其制备方法，具体涉及一种增容剂改性的聚己内酯／羟基磷灰石纳米复合材料及其制备方法，本发明属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚己内酯(PCL)由于其良好的力学性能、生物降解性和生物相容性而受到广泛关注，且PCL来源广泛，价格合理，性能稳定，使其成为脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种。PCL成型方法众多，可以吹塑、注塑、模压和热成型。产品主要是薄膜，也可用于食品及医疗包装材料。然而PCL熔点低、稳定性差、受力易变形等缺陷制约了其发展。

聚合物共混是获得性能优良的聚合物复合材料以及聚合物改性的最简便、最有效的方法之一，其中，使用纳米材料作为与聚合物共混制备得到的纳米复合材料比其它复合材料性能更优异。这主要是由于作为分散相的纳米粒子尺寸小，比表面积大而产生的量子效应和表面效应，使得纳米复合材料在众多方面表现出特有性能，如电、磁、热力学等。然而由于纳米粒子尺寸上的特殊性以及与聚合物基体的相容性等因素，使得纳米材料在聚合物中易发生团聚，产生相分离，反而降低了聚合物本身的性能。本发明合成了一种增容剂，它可使羟基磷灰石在PCL中分散更加均匀，由此所得纳米复合材料的力学性能更优异。

发明内容

本发明提供一种生物降解聚酯纳米复合材料及其制备方法，具体说来，一种增容剂改性的聚己内酯／羟基磷灰石纳米复合材料及其制备方法。

本发明的目的在于提供一种生物降解聚酯纳米复合材料，包含有共混的以下组分：聚己内酯(PCL)、羟基磷灰石和增容剂；聚己内酯(PCL)与羟基磷灰石的重量比为50～99∶50～1；增容剂的重量分数为0.2～20。

本发明所述的增容剂由以下步骤的方法制备而得：将己内酯干燥脱水，加入反应器中，通氮气，再加入大分子引发剂聚二元醇和催化剂进行反应，反应温度为160～165℃，反应时间为24～30h，得到增容剂，其中，大分子引发剂聚二元醇与己内酯的摩尔比为1∶500～1∶1500。

本发明所述的聚二元醇选自以下物质之一或组合：聚乙二醇，聚丙二醇，聚丁二醇。

本发明所述的催化剂选自以下物质之一或组合：辛酸亚锡，氯化亚锡，多聚磷酸，异丙醇铝，烷氧基铝，四苯基卟啉铝烷氧化合物，甲磺酸，稀土有机胺化物。

本发明所述的催化剂的加入量为己内酯的0.01-0.1wt％。

本发明所述的生物降解聚酯纳米复合材料由羟基磷灰石、聚己内酯和增容剂熔融共混制得。

本发明的优点在于：

(1)使用本体开环聚合方法制备的增容剂对聚己内酯／纳米羟基磷灰石共混体系具有良好的增容效果，有效改善纳米羟基磷灰石在聚己内酯中的分散，提高了纳米复合材料的力学性能。

(2)增容剂具有生物相容性和生物可降解性能，有利于纳米复合材料在生物医药中的应用。

(3)本发明制备的增容剂，其基本特性与聚己内酯接近，因此在加工过程中无需改变原有的生产设备以及制备工艺。

(4)通过调节增容剂制备过程中己内酯和聚乙二醇的分子量、配比等，得到适用于不同聚己内酯／纳米羟基磷灰石共混体系的增容剂。

附图说明

图1未加增容剂的聚己内酯／纳米羟基磷灰石复合材料的断面扫描电镜照片(对比例2)。

图2加入增容剂的聚己内酯／纳米羟基磷灰石复合材料的断面扫描电镜照片(实施例2)。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明，本发明的范围不受这些实施例的限制。本发明的范围在权利要求书中提出。

增容剂的制备：

1.称取24g经脱水干燥的己内酯(水分含量<0.05‰)，加入三口烧瓶中，通氮气，加入0.5g大分子引发剂聚乙二醇-2000，后加入0.025g甲磺酸作催化剂，反应温度为140℃，升温搅拌，反应24h，得到增容剂PCEC-2K；其中大聚乙二醇-2000与己内酯的摩尔比为1∶840。

2.称取22g经脱水干燥的己内酯(水分含量<0.05‰)，加入三口烧瓶中，通氮气，加入1.5g大分子引发剂聚乙二醇-6000，后加入0.023g辛酸亚锡作催化剂，反应温度为140℃，升温搅拌，反应24h，得到增容剂PCEC-6K；其中聚乙二醇-6000与己内酯的摩尔比为1∶772。