[发明专利]一种改性聚碳酸亚丙酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，尤其是一种高分子材料及其制备方法。 

背景技术

二氧化碳是许多工业领域所产生的废气，排放到大气层中，不仅对环境造成了污染，而且也是碳资源的浪费。利用二氧化碳与环氧丙烷共聚反应可以固定二氧化碳，同时合成得到聚碳酸亚丙酯(PPC)材料，这种材料具有无毒、无味、阻隔性能优异、完全生物降解等特性，可以代替普通塑料解决“白色污染”问题，因此具有双环保作用。但是，由于PPC分子链间相互作用力小，呈现出力学性能较差、低温脆性与粘流等问题；同时，醚键的存在使得PPC主链链段容易绕醚键发生内旋转，增加了分子链的柔性，因此它的玻璃化温度（Tg）较低（35℃左右），呈现出热学性能较差。温度在Tg以上时，PPC发生粘结块，影响其储存和运输；在Tg以下时，PPC处于玻璃态，脆性较大，因此PPC材料的热学性能及力学性能相对较差，加工温度范围狭窄等因素限制了该材料在工业上的应用。 

聚乙烯醇（PVA）是一种应用广泛的合成高分子材料，它具有线型大分子，在柔性主链上含有大量羟基，分子间和分子内形成大量氢键，物理交联点多，密度高，使得PVA具有良好的热学性能和力学性能。通过不同性能聚合物的共混改性使材料性能不足之处得到互补，是一种开发新材料简单有效地方法。复合材料集合几种基体材料的优点，实现不足处互补，所以复合材料能够满足单一材料不能满足的某些性能要求。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种改性聚碳酸亚丙酯材料及其制备方法，它能改善聚碳酸亚丙酯材料的力学性能，扩宽其应用领域，提高其使用价值，以克服现有技术的不足。 

本发明是这样实现的：一种改性聚碳酸亚丙酯材料，按重量份数计算，包括50～100份聚碳酸亚丙酯，80～95份聚乙烯醇，5～20份乙烯-丙烯酸共聚物以及1.5～2.5份氯化锂。 

所选的聚乙烯醇的聚合度为500～2400、醇解度为88%。 

一种改性聚碳酸亚丙酯材料的制备方法，先将聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸共聚物及氯化锂进行预混合，然后将混合后的物料加入双螺杆挤出机中进行挤出，将挤出的物料切粒，获得改性的聚乙烯醇材料；然后，将改性的聚乙烯醇材料与聚碳酸亚丙酯进行预混合，再将混合后的物料加入双螺杆挤出机中进行挤出，将挤出的物料切粒，即获得了成品。 

第一次挤出温度为170℃～210℃，双螺杆挤出机的螺杆转速50～300rad/min；第二次挤出温度为120℃～180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速100～300rad/min。 

聚乙烯醇（PVA）是由聚醋酸乙烯酯水解而成，并可完全生物降解的水溶性聚合物，其强度较大，玻璃化转变温度和熔点分别是在68℃左右和200℃左右。 

乙烯-丙烯酸共聚物以下缩写为EAA。 

氯化锂以下缩写为LiCl。 

本发明的原理在于：PVA玻璃化转变温度在68℃左右，熔点在200℃左右，PVA与PPC共混得到的共混物发粘结块的温度高于纯PPC，力学性能优于纯PPC，且可以完全生物降解；加入EAA和LiCl是为了改善PVA的加工性能，实现较低温度的加工，提高加工效率；挤出造粒的温度不超过210℃可以保证在加工过程中PPC和PVA不发生热分解。 

为了验证本发明的技术效果，进行了如下实验： 

1、实验设计

通过表1和表2的配方，确定聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸共聚物和氯化锂进行熔融共混挤出的最佳配比，制备改性聚乙烯醇，然后按照表3和表4的配方将改性的聚乙烯醇材料再与PPC熔融共混挤出，获得性能良好的成品。

表1  用EAA改性PVA0588和PVA1788的配方（单位：重量份数） 

通过实验发现，当EAA含量较低或者较高时，混合材料不易挤出造粒，加工效率低。当EAA重量份数为15份时，能很好的实现挤出造粒。虽然很好挤出造粒，但是PVA0588的加工温度依然过高，不合适与PPC熔融共混挤出，故继续加入LICl，改善PVC熔融加工性能，其配方如下表所示。

表2  EAA-LiCl复合改性PVA0588的配方（单位：重量份数）