[发明专利]一种多层叠加复合材料和制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种多层叠加复合材料和制备方法及其应用，通过熔融制备的聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/纳米微晶纤维素(CNC)、PPC/改性淀粉(TPS)和PPC/改性TPS/CNC复合材料，模压或挤出成型片材后经过切割交替叠加，再通过热压成型的方法制备得到阻隔性能、力学性能更为优异的多层PPC/改性TPS/CNC复合材料。通过多层复合叠加成型技术能提高全生物降解PPC/改性TPS/CNC复合材料的力学强度、改善材料的形状回复率并降低材料的水蒸气阻隔率，拓宽了应用领域。制备过程无需溶剂处理，避免了环境的污染。

技术领域

本发明涉及多层复合材料加工技术领域，特别是涉及一种多层叠加复合材料和制备方法及其应用。

背景技术

聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)由二氧化碳和环氧丙烷共聚而成，是一种可全生物降解的环保塑料，能够在土壤中降解，因此PPC材料的广泛应用一方面有望降低温室效应，另一方面可减少一次性不可降解塑料的应用和对环境的污染。

近年来，多层结构的复合材料具有良好的力学、阻隔、导电和导热性能等优点，可应用在医学、形状记忆和包装材料方面。中国专利文献CN201210474211.X中采用先流延成膜再热压方式制备多层叠加复合材料，可以应用于骨科材料，但此种方法工艺复杂，采用大量有机溶剂会污染环境，且得到的产量少。中国专利文献中201910903673.0利用多巴胺聚合改性PP膜再涂覆石墨烯层、叠加热压多层薄膜，不仅化学改性耗时长而且难批量生产。中国专利文献CN201610801408.8中设计多个层倍增单元经两台挤出机制备多层形状记忆材料，虽然可连续生产，形状记忆性能良好，但是存在多套设备占地面积大、能耗高和设备成本高等问题。中国专利文献CN201610234799.X中采用隔氧胶粘结层与层，制备多层聚合物包装材料，不仅难降解，而且层与层间结合不够紧密，难保证性能稳定。因此，有必要开发一种成本低、环保和制备方法简单的多层复合材料制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种多层叠加复合材料的制备方法，通过多层复合叠加成型技术提高材料的力学强度，改善材料的形状回复率并降低材料的水蒸气阻隔率，提高了材料的综合性能。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种多层叠加复合材料，材料的力学强度、材料的形状回复率较高，水蒸气阻隔率较低，拓宽了应用领域。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之三是：提供一种多层叠加复合材料的应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多层叠加复合材料，包括以下步骤，

将改性淀粉与PPC混合，制备得到PPC/改性淀粉复合材料；

将PPC和CNC混合，制备得到PPC/CNC复合材料；

分别将PPC/改性淀粉复合材料和PPC/CNC复合材料制备成片材；

将多个PPC/改性淀粉片材和多个PPC/CNC复合材料片材分别切割成面积相等的形状，交错叠加后通过平板硫化机热压制备成PPC/改性淀粉/CNC复合材料。

进一步，改性淀粉的制备方法包括，将淀粉、淀粉改性剂和淀粉增塑剂均匀混合，通过挤出机熔融共混造粒制得。

进一步，淀粉改性剂为酒石酸，淀粉增塑剂为甘油，纳米微晶纤维素(CNC)为实验室自制。

进一步，淀粉质量含量为70％，甘油的质量含量为30％，酒石酸的质量含量为淀粉质量的0.5％，挤出机加工温度为90-145℃，转速80rpm/min。

进一步，PPC/改性淀粉复合材料通过挤出机熔融共混造粒制备，其中，PPC的质量含量为89.1％～90％，改性淀粉质量含量为9.9％～10％，挤出机加工温度为110-140℃，转速80rpm/min。