[发明专利]一种聚乙醇酸树脂挤出复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料制造领域，它涉及聚乙醇酸树脂挤出的生物降解性，以及在成型性、机械特性方面性能优异，还存在具有优质的耐热性和水解性的聚乙醇酸树脂挤出复合材料及其制造方法。

背景技术

脂肪族聚乙醇酸类材料是研究最多、应用最广的合成高分子材料，尤其是聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯及其共聚物。大量的研究表明，脂肪族聚乙醇酸类材料具有良好的生物降解性和生物相容性。

聚乙醇酸（又称聚羟基乙酸或聚乙交酯，是聚羟基脂肪酸酯中最简单

的线性聚乙醇酸，其化学结构如下：聚乙醇酸最初的原料是乙醇酸，广泛存在于自然界，尤其甘蔗、甜菜以及未成熟的葡萄汁内。因其分离提纯难度大，目前工业上都是通过有机合成的方法得至。聚乙醇酸是结晶型的聚合物，结晶度为46～52%，密度为1.5～1.64g/cm³，玻璃化转变温度为36℃左右，熔点约为224℃，高分子量聚乙醇酸力学性能良好。因聚乙醇酸是致密结晶聚合物，除六氟异丙醇以外，几乎不溶于所有的有机溶剂。聚乙醇酸是一种热塑性线性聚乙醇酸，具有一定的可加工性能，能用通用的设备挤出、挤出、纺丝、吹塑。

聚乙醇酸它来源于α-羟基酸，即乙醇酸，乙醇酸是正常人体在新陈代谢过程中产生的，乙醇酸的聚合物就是聚乙醇酸(PGA)。

聚乙醇酸是一种具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，与传统的性能稳定的高分子材料，例如塑料、橡胶等不同，聚乙醇酸作为材料在使用到一定时间后逐渐降解，并最终变成对人体、动植物和自然环境无害的水和氮气。聚乙醇酸的应用主要表现在生物医学和生态学两个方面。

聚乙醇酸的生物医学应用主要表现在医用缝合线、药物控释载体、骨折固定材料、组织工程支架、缝合补强材料。

聚乙醇酸在生态学上的应用是作为对环境有益的完全可生物降解性塑料取代在塑料工业中广泛应用的生物稳定的通用塑料。聚乙醇酸主要用作缓释体系，控制除草剂的释放速度。使用聚乙醇酸塑料农用薄膜最明显的优点是不会像目前大量使用的聚乙烯和聚氯乙烯那样造成环境污染，这种薄膜在使用几年后可自动降解，不会污染土地和水源。聚乙醇酸塑料还可用作林业木材、水产用材和土壤、沙漠绿化的保水材料。

聚乙醇酸与聚乳酸等其他生物降解性塑料相比，其为拉伸强度、拉伸率、弯曲强度、弯曲弹性率、硬度、挠性、耐热性等非常优秀的结晶性树脂挤出，属于拥有能够匹敌或者超越通用阻气性树脂挤出的阻气性的生物降解性塑料。聚乙醇酸利用挤出成型而可以成形为薄膜或薄片。

聚乙醇酸树脂挤出，以下称为“PGA”，以及聚乳酸树脂挤出，以下称为“PLA”等脂肪族聚酯由于会被存在于土壤和海洋中等自然界里的微生物或酶进行分解，因此作为一种对于环境负担较小的生物降解性高分子材料而备受瞩目。此外，脂肪族聚酯由于具有生物体内分解吸收性，因此也被作为手术用缝合线和人造皮肤等医疗用高分子材料而利用。

即便在脂肪族聚酯当中，PGA以在拥有优秀的机械强度的同时，在阻氧气性、阻隔碳阻气性、阻隔水蒸气性等阻气性和芳香阻气性上也很优异。PGA以拥有很高的熔点，能够进行熔融成型，因此作为很适合实用的生物降解性树脂挤出，试图展开单独或者与其他树脂挤出材料等进行复合化而用途。也就是说PGA以为，作为利用挤出成型、挤出成型、压缩成型、吹塑成型等 常用的树脂挤出成型方法来成形为产品的成型材料，还有作为容易氧化变质的食品等的包装材料、和容易堆肥，对于环境负担下的包装材料，再加上，充分利用其强度和降解性，在使用后放置于地底里能够令其分解等，因此也作为用于形成生产页岩油等石油或页岩气等天然气的钻井用井下工具或者其构件的材料，也是备受人们期待。

然而，PGA以由于作为生物降解性的根源的水解性，在熔融加工过程中，分子量会降低，此外，难以在高温高湿环境下长时间使用。还有PGA因为结晶化速度较快而在成型物上生成厚实的波纹，或在与其他热可塑性树脂挤出进行复合化的成型加工之际，难以进行延伸成型等，在成型加工或产品外观上发生问题。

由于具有立体形状和复杂形状的树脂成型物通常通过挤出成型而实现成型。通过挤出成型，可以大量生产具有期待形状的成型物。然而，在通过挤出成型来制造要求高精度尺寸的成型物的时候，需要具有高精度尺寸的高价模具。由于挤出成型后的收缩和残留应力而容易变形，因此需要根据成型物的形状和树脂材料的特性等，对模具形状 进行精密地调整。在挤出成型中，由于不合格率较高，因此会导致产品的制造成本变高。另外在挤出成型中，由于存在收缩和残留应力，因此难以形成厚度大的成型物。