[发明专利]生物可降解的聚氨酯弹性体的制备工艺

说明书

本发明涉及聚氨酯弹性体技术领域，公开了生物可降解的聚氨酯弹性体的制备工艺；本发明通过将环氧基纳米二氧化硅引入到聚合物中提高了材料的热稳定性能；分子链作用力增强，提高了材料的机械性能。通过加入增容剂，增强了淀粉和聚氨酯的界面结合力；增容剂上的环氧基团和噁唑啉基团可以与淀粉和聚碳酸亚丙酯二醇上的羟基反应，提高了相容性，增强了材料的力学性能强度。通过制备消晶淀粉，减弱了减分内部氢键作用，破坏结晶结构，增强其加工性能；通过加入甘油和尿素对其进行进一步增塑，控制甘油与尿素的加入量，避免消晶淀粉的重结晶作用，使得消晶淀粉具有一定的抗重结晶性，增强了淀粉分子间的滑移作用，进一步提高了淀粉的热塑性和加工性能。

技术领域

本发明涉及聚氨酯弹性体技术领域，具体为生物可降解的聚氨酯弹性体的制备工艺。

背景技术

随着经济飞速发展以及人们对于塑料污染的不断重视，催生了可生物降解材料的需求。相比于传统的塑料如聚乳酸、聚己内酯/对苯二甲酸丁二酯来说，同时拥有了低成本和高力学强度的优点的可生物降解材料非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯弹性体莫属。

聚碳酸亚丙酯型聚氨酯弹性体具有高透明度、高断裂伸长率和高气体阻隔性能，这使得其在生物、医药、工程、材料等领域有着巨大的应用背景。但是其主要成分聚碳酸亚丙酯二醇其本身的耐热性能较差，容易在加工过程中出现降解的问题。淀粉作为一种天然的聚合物其科生物降解的特性也成为解决白色污染的有效手段之一，但是其内部含有大量分子内氢键使其处于稳定的结晶结构中，导致加工性能较差，限制了其应用范围。

因此，发明一种生物可降解的聚氨酯弹性体的制备工艺具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供生物可降解的聚氨酯弹性体的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

生物可降解的聚氨酯弹性体的制备工艺，包括以下步骤：

S1：将环氧丙烷、环氧基纳米二氧化硅和催化剂进行预处理，将预处理后的环氧丙烷、环氧基纳米二氧化硅和催化剂加入反应釜中通入二氧化碳，加入一缩二丙二醇，加压，搅拌反应，提纯，得到改性聚碳酸亚丙酯二醇；

S2：将改性聚碳酸亚丙酯二醇加入异氰酸酯，搅拌升温反应，得到预聚体；将预聚体加入反应釜中加热，加入预热过的扩链剂，搅拌均匀，倒入预热模具中加热熟化，得到弹性体；

S3：将弹性体、热塑性淀粉和增容剂熔融共混挤出，得到生物可降解的聚氨酯弹性体。

进一步的，所述步骤S1中，环氧基纳米二氧化硅加入量为环氧丙烷质量的3~5%；环氧丙烷：一缩二丙二醇的质量比为1：（2~3）。

进一步的，所述步骤S1中，反应釜加压压力为1.5~2MPa，搅拌反应温度为20~25℃，反应时间3~4h。

进一步的，所述步骤S1中，所述催化剂结构为aM1•bM2•cX•d(CN)•fTBA•gL•hH₂O•IOH•OR的液体双金属氰化物催化剂和双(三苯基正膦基)氯化铵中的复配组成，其中，其中，M1为两价金属，M2为三价或变价金属，X为卤素，L为含有n（n≥2）个配位体原子有机螯合剂，R为脱除一个羟基的小分子或单分子醇，a、b、c、d、f、g、h、I为0.01~10的数值。

步骤S2中，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述扩链剂为1，4-丁二醇；步骤S3中，所述增容剂为对苯二甲酸二缩水甘油酯和2，2-（1，3-亚苯基）-二噁唑啉复配组成。

进一步的，所述步骤S2中，改性聚碳酸亚丙酯二醇：异氰酸酯：扩链剂的质量比为（1~1.5）：1：（0.1~0.2）。

进一步的，所述步骤S2中，搅拌升温反应温度为75~85℃，时间3~3.5h；反应釜中温度为60~65℃，扩链剂预热温度为60~65℃，模具预热温度为60~65℃，加热熟化步骤为分别在80℃和100℃下熟化24h。