[发明专利]酸酐和微晶纤维素协同改性聚甲基乙撑碳酸酯制备全降解复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料制备技术领域，特别涉及一种酸酐和微晶纤维素协同改性聚甲基乙撑碳酸酯制备全降解复合材料的方法。

背景技术

聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)是由二氧化碳(CO₂)和环氧丙烷合成的一种可完全生物降解塑料，为大规模综合利用CO₂以开辟了一条途径。利用CO₂作为原料来合成PPC，一方面可减轻塑料对石油资源的依赖；另一方面又可获得一种可全生物降解的材料，将在一定程度上缓解温室效应，并且有利于减少“白色污染”。而且，聚甲基乙撑碳酸酯具有优良的气体阻隔性、生物相容性和易加工性，是一种极具发展前景的环境友好材料。但在实际应用中，PPC中由于存在醚键，使得链段容易绕醚键发生内旋转，增大了链的柔性，使其具有较低的玻璃化温度；而端羟基(-OH)是PPC分子链的活性点，能诱导解“解拉链式”降解，降低PPC的热稳定性。因此，PPC的热力学性能较差限制其应用。为了扩大PPC的应用范围，必须对其进行改性。

目前对PPC进行共混改性的报道主要分为以下三类：PPC/合成聚合物共混物、PPC/无机粒子复合材料、PPC/天然高分子复合材料。天然高分子材料品种繁多、价格低廉、可再生，能在各种自然界条件下完全降解。而且一般天然高分子材料中都含有大量羟基，能够与PPC中的羰基通过氢键产生相互作用，改善PPC的力学性能和耐热性能，得到全生物降解的PPC基复合材料。植物纤维及其衍生物是天然高分子材料数量最大，品种最丰富的种类，以植物纤维为增强体在制备PPC基复合材料中也有一些报道。

中山大学焦建等通过混合器将棉纤维和PPC混炼制备成PPC/棉纤维复合材料，有效的提高了PPC的拉伸强度，然而棉纤维与PPC的相容性较差，且对于提高复合材料的热稳定性效果不是很明显，其应用范围受到了限制。

Li等采用印度Hildegardiapopulifolia纤维与PPC熔融共混制备纤维增强复合材料，研究结果表明：随着纤维的加入，复合材料的拉伸强度提高，但PPC的断裂伸长率显著下降。

在公开号为CN103571166A的发明申请中公开了一种纤维素、微晶纤维素、聚甲基乙撑碳酸酯组合物及其制备方法，其中使用了封端剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂等多种助剂按一定的配比制备的复合材料提高了聚甲基乙撑碳酸酯的力学强度。

上述各种处理方法中，经实际研究结果表明，用植物纤维改性PPC的方法仍存在PPC耐热性不足和韧性显著下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种酸酐和微晶纤维素协同改性聚甲基乙撑碳酸酯制备全降解复合材料的方法，通过该方法制得的全降解复合材料具有良好的力学性能和热稳定性，可有效改善所制得产品的加工稳定性和力学性能。

本发明的技术方案为：一种酸酐和微晶纤维素协同改性聚甲基乙撑碳酸酯制备全降解复合材料的方法，其特征在于，将可降解的聚甲基乙撑碳酸酯、酸酐和微晶纤维素熔融混炼形成全降解复合材料的母料，然后模压成型为样品；

其中，聚甲基乙撑碳酸酯、酸酐和微晶纤维素的质量配比如下：

聚甲基乙撑碳酸酯：50～95份，

微晶纤维素：5～50份，

酸酐：0.1～10份。

所述聚甲基乙撑碳酸酯作为全降解复合材料的基体，酸酐作为封端剂和增容剂，微晶纤维素作为填充材料。

所述聚甲基乙撑碳酸酯的数均分子量为10000～100000。

所述酸酐为乙酸酐、丙酸酐、琥珀酸酐、马来酸酐、戊二酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、四氢苯二甲酸酐、衣康酸酐、均苯四甲酸二酐或苯六甲酸酐中的一种或几种混合。

所述微晶纤维素是采用天然植物纤维经酸解制得的。

所述微晶纤维素粒径为20～100μm。

将所述聚甲基乙撑碳酸酯、酸酐和微晶纤维素进行熔融混炼的具体过程如下：

(1)把聚甲基乙撑碳酸酯、酸酐和微晶纤维素按重量百分比称取后，先在40～80℃的条件下干燥12～36h，再进行机械混合，形成预混料；

(2)把预混料投入混炼设备中进行熔融混炼，得到全降解复合材料的母料。

其中，所述机械混合采用的设备为高速混合机，进行机械混合的时间为0.5～3min。