[发明专利]一种生物降解聚酯/纤维素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／纤维素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／纤维素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)是由ε-CL在特定的催化剂存在下，由引发剂开环聚合得到的高分子，可通过本体聚合或者溶液聚合制备得到。作为一种经美国食品和药物管理局(PDA)批准的可降解聚酯材料，PCL因其生物相容性、生物降解性、无毒、无免疫原性，被广泛应用在食品包装、生物医药等领域。但PCL熔点低、稳定性差、受力易变形，作为药物载体时降解过于缓慢等缺陷，制约了其进一步发展。 

聚合物复合改性，是指在聚合物中加入一些无机、有机或有机杂化的粒子制备得到的复合材料，是获得性能优异的复合材料最简便、最有效的方法之一。在复合材料体系中，作为分散相的纳米粒子尺寸小、比表面积大，产生的量子效应和表面效应，使得在聚合物中加入很少的纳米粒子，就能对聚合物的各种性能产生极大的影响，例如刚性、强度、硬度、导热性、耐热性、导电性等。但纳米粒子在聚合物基体中易发生团聚，产生相分离，反而不能达到预期的效果。本发明合成了一种增容剂，它可使纤维素在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／纤维素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／纤维素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／纤维素纳米复合材料，包含有共混的以下组分：聚己内酯(PCL)、纤维素和增容剂；聚己内酯(PCL)与纤维素的重量比为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多元醇和催化剂进行反应，反应温度为45～50℃，反应时间为4～8h，得到增容剂，其中，大分子引发剂多元醇与己内酯的摩尔比为1∶90～1∶500。 

本发明所述的纤维素的制备由以下步骤的方法制备而得：称取一定量棉浆粕，切断粗粉，溶于水中，配成一定浓度的淀粉乳，随后加入5％～10％的盐酸溶液酸化并升温至80℃～90℃， 机械搅拌2h～4h，超声0.5h～1h，去离子水洗涤2次后，减压抽滤，得微晶纤维素粉末。在此基础上，采用60％～70％的硫酸水溶液水解微晶纤维素制备纳米微晶纤维素。称取一定量的MCC加入到250mL的60％～70％硫酸水溶液中，50℃～60℃下搅拌2h～5h，对粗产物悬浮液离心后洗涤至中性，减压抽滤后在40℃真空烘箱中干燥至恒重。 

本发明所述的多元醇选自以下物质之一或组合：壳寡糖，壳聚糖，纤维素，海藻酸钠，海藻酸铵。 

本发明所述的催化剂选自以下物质之一或组合：甲烷磺酸，三氟甲烷磺酸，三氟甲磺酸酐，引发剂与催化剂的质量比为1∶13～1∶30。 

本发明所述的生物降解聚酯／纤维素纳米复合材料由纤维素、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／纤维素共混体系具有良好的增容效果，有效改善纤维素在聚己内酯中的分散，提高了纳米复合材料的力学性能。 

(2)增容剂具有生物活性、生物相容性和生物可降解性能，有利于实现纳米复合材料在生物医药领域中的应用。 

(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大分子引发剂的单体配比以及大分子引发剂的种类等，得到适用于不同聚己内酯／纤维素共混体系的增容剂。 

附图说明

图1未加增容剂的聚己内酯／纤维素纳米复合材料断面的扫描电镜照片(对比例4)。 

图2加入增容剂的聚己内酯／纤维素纳米复合材料断面的扫描电镜照片(实施例4)。 

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。