[发明专利]一种完全可降解聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种完全可降解的聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸亚丙酯(PPC)是由二氧化碳和环氧丙烷在催化剂的作用下交替聚合而成的一种生物可降解材料，因其具有生物相容性、高透明度、柔韧性及气体阻隔性等诸多优良的性能，使其在医药领域和包装材料等领域具有十分广泛的应用前景。但是，聚碳酸亚丙酯的玻璃化转变温度(T_g)低、热稳定性和力学强度较差，极大限制了其规模化应用。

为提高聚碳酸亚丙酯的性能，国外内相继开展了聚碳酸亚丙酯的改性研究。其中，物理共混是改善聚碳酸亚丙酯性能的有效途径之一，这种方法对设备要求简单，操作方便，因而得到了广泛的研究。可降解材料如聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯以及不可降解材料（聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等）对聚碳酸亚丙酯进行共混改性已有了报道，采用碳酸钙、碳纳米管、高岭土和蒙脱土等对聚碳酸亚丙酯进行填充改性亦有不少的工作发表。如Chen等报道采用玻璃纤维对聚碳酸亚丙酯进行共混改性(Journalofreinforcedplasticsandcomposites,2010,29(10):1545-1550.)，加入10%的玻璃纤维，所得复合材料的拉伸强度从17.32MPa提高了25.43MPa，最大热分解温度从290.8℃提高了293.2℃，但是断裂伸长率却从255.03%大幅度下降到了8.86%。中国专利CN103540113A公开了一种碳酸钙填充改性提高聚碳酸亚丙酯力学性能的方法，效果类似。Gao等采用纳米级氧化石墨对聚碳酸亚丙酯进行改性（JournalofMaterialsChemistry,2011,21,17627–17630.)，加入少量的纳米级氧化石墨就可以显著提高聚碳酸亚丙酯的力学性能。相对而言，从生物可降解性和易得性的角度考虑，采用天然大分子材料对聚碳酸亚丙酯进行改性具有更好的优势，文献中已经有大量关于淀粉、壳聚糖、木粉和纤维素以及它们衍生物改性聚碳酸亚丙酯的报道。如中国专利CN104327477A公布了聚碳酸亚丙酯/纤维素复合材料及其制备方法，纤维素用量比较多时才具有较好的改性效果，例如，60g木浆纤维素和40g聚碳酸亚丙酯共混，所得复合材料的玻璃化转变温度从32℃提高为48℃，其拉伸强度从19MPa提高34MPa，而用5g的木浆纤维素和95g聚碳酸亚丙酯共混，所得复合材料的玻璃化转变温度仅为34℃，拉伸强度为24MPa。值得说明的是，目前的文献资料中报道的大多是采用天然多糖类大分子及其衍生物材料对聚碳酸亚丙酯进行改性。而采用天然蛋白质材料对聚碳酸亚丙酯进行改性却很少有文献资料报道。

蛋白质和多糖均属于天然大分子，资源丰富、来源广泛，且无毒可降解，是可再生资源之一。随着石化资源的日益枯竭和人们对于环境保护的逐步关注，这些材料的开发利用引起了人们的极大兴趣。如中国专利CN101805523A公布了一种超细生物粉末填充母料及其制备方法，采用包含动物的壳、蹄、骨、角、毛如羽毛粉、骨粉及贝壳粉在内的超细生物粉末等对包含聚碳酸亚丙酯的聚合材料进行填充。超细生物粉的填充量在27－77%。本发明研究发现：单纯采用动物蛋白粉对聚碳酸亚丙酯进行填充改性，当动物蛋白粉的含量超过8%时，所得复合材料的性能已经严重劣化。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种完全可降解的聚碳酸亚丙酯复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种完全可降解聚碳酸亚丙酯复合材料，该复合材料由聚碳酸亚丙酯和动物蛋白粉组成，动物蛋白粉与聚碳酸亚丙酯的质量比为0.5～8：100（优选0.5～4：100）。

具体的，聚碳酸亚丙酯的数均分子量为1.5×10⁴～3.0×10⁵，分子量分布为1.3～7.5。其中，优选使用数均分子量为2×10⁴～2.5×10⁵、分子量分布为1.5～4.5的聚碳酸亚丙酯。

具体的，动物蛋白粉包括羊毛粉、牛毛粉、羽毛粉、猪毛粉、蹄角粉和蚕丝粉中的一种或两种以上的混合物等。

所述的动物蛋白粉的粒度优选在500目以上。作为优选，动物蛋白粉的目数在500～1000之间。