[发明专利]聚乳酸/超支化聚酯酰胺/纳米二氧化硅三元复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸/超支化聚酯酰胺/纳米二氧化硅三元复合材料及其制 备方法。

背景技术

随着人们对环保问题的日益关注和石油资源的日益稀缺，可生物降解高分子 材料得到了快速发展。聚乳酸是一种热塑性脂肪族聚酯，它来源于可再生的植物 资源(如：淀粉，糖类)，具有良好的生物相容性、降解性，较高的拉伸强度和 杨氏模量，被认为是现有可降解高分子材料中最有应用前景的一种。将其应用于 通用塑料领域，替代传统的石油基高分子，对于减少环境污染、节省石油资源以 及减少温室效应方面具有十分重要的意义。但是，它脆性严重，缺乏柔性和弹性， 抗冲击性能差；而且熔体强度低，加工窗口窄，这些不利因素大大限制了它的广 泛应用。

为了克服上述缺点，通过与其它组分物理共混制备新型复合材料，是提高聚 乳酸基体性能的最简单、有效的途径。CN101392093A公开了一种高韧性聚乳酸 基复合材料，通过加入橡胶弹性体明显提高聚乳酸的抗冲击性能，但是同时大幅 度降低了材料的强度和模量。Li Y.S.；et al.(大分子Macromoleculars 2007，40， 6257-6267)研究发现，由于强氢键的存在，聚乳酸和超支化聚酯酰胺有较好的 相容性，通过熔融共混制备二元复合材料，具有可完全生物降解性和良好的加工 性能，但对聚乳酸的增韧效果不明显，最大断裂伸长率为50.1％。CN101275011 公开了一种聚乳酸基三元复合材料，同时加入橡胶弹性体和刚性碳酸钙粒子，其 特征在于不仅提高了韧性，而且保持了较高的强度和模量。但是，由于该类橡胶 弹性体填充量较高，并且不能生物降解，严重影响了复合材料的生物降解性能。

发明内容

本发明针对聚乳酸性能的不足，结合纳米二氧化硅和超支化聚酯酰胺的特 点，提供一种聚乳酸/超支化聚酯酰胺/纳米二氧化硅三元复合材料及其制备方法。 该纳米复合材料具有可完全生物降解性、优良的加工性和可调节的力学性能，而 且材料易得，加工工艺简单。

本发明提供的一种聚乳酸/超支化聚酯酰胺/纳米二氧化硅三元复合材料的原 料的组分和重量份配比如下：

聚乳酸100份，超支化聚酯酰胺2.5-20份，纳米二氧化硅1-10份，抗氧剂 0.3-1份，热稳定剂0.1-0.5份；

所述的聚乳酸的数均分子量为8-25万道尔顿；

所述的超支化聚酯酰胺由酸酐和多元醇胺缩聚反应制得；所述的酸酐为丁二 酸酐和戊二酸酐中的一种，多元醇胺为二羟甲基氨基丙烷；

所述的纳米二氧化硅为表面亲水型，其粒子直径为12-70nm；

所述的抗氧剂为季戊四醇双亚磷酸二(2.4-二特丁基苯基)酯；优选型号为 ULTRANOX626；

所述的热稳定剂为亚磷酸三苯酯。

本发明提供的一种聚乳酸/超支化聚酯酰胺/纳米二氧化硅三元复合材料的制 备方法，该方法包括以下步骤：

按着配比称量材料；

A、混炼：将聚乳酸和纳米二氧化硅以及助剂混合，放入密炼机中混炼；

所述的密炼机中混炼温度为170-190℃，混炼时间为3-5分钟，转速为40-60 转/分；

B、进一步混炼：向上述密炼机中加入超支化聚酯酰胺进一步混炼；

所述进一步混炼温度为170-190℃，混炼时间为3-5分钟，转速为40-60转 /分；

C、热压成型：将上述进一步混炼的制品在平板硫化机上热压成片材；所述 的热压成型温度为180-200℃，压力为5-15MPa。