[发明专利]一种可降解的生物基不饱和聚酯/晶须复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解的生物基不饱和聚酯/晶须复合材料的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。本发明使用生物基的二元酸和聚己内酯二醇合成不饱和聚酯，利用多元醇的长链结构来控制交联密度和适量增加聚合物链柔性；然后利用低挥发、高活性的稀释剂，制备绿色环保、韧性较好、可降解的热固性聚酯；再利用硼酸铝晶须对不饱和聚酯进行改性，提高其力学性能，降低体积收缩率，制备综合性能优良且可降解的高分子复合材料。本发明提供的制备方法具有合成简单，绿色环保，易于工业化的特点，广泛适用于各种零部件、一次性产品等。

技术领域

本发明涉及一种可降解的生物基不饱和聚酯/晶须复合材料的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。

背景技术

近年来，随着绿色经济的兴起以及人们环保意识的提升，可降解高分子材料引起了学界和工业界的广泛关注。特别是热塑性的高分子材料，如聚乳酸(PLA)、聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等已经在包装材料、医疗材料和农用材料等领域得到广泛应用。但由于上述材料的生物涞源有限以及生产能力受限，使得其价格高居不下，在很大程度上限制了这些可生物降解的热塑性高分子材料的应用。

为了适应社会生活对可降解高分子材料的日益迫切的需求，可降解的热固性高分子材料的制备与应用研究自然引起了科研院所和产业界的兴趣。目前可降解热固性高分子材料的制备方法主要有两种，一种是基于可逆共价化学的交联高分子，这种材料需要在特定的刺激条件(如热、光和pH)等作用下，触发可逆反应；实现聚合物的降解；这种方法虽然实现了热固性材料的降解，但对降解的条件有特定的要求，且由于动态键的引入，使得材料的力学性能等会有所损失。另一种是制备生物基的热固性环氧、不饱和聚酯以及聚氨酯等，众所周知，热固性材料良好的力学性能和耐热性来源于高的交联密度；但对生物基热固性材料来说，为了得到高降解率，往往需控制体系的交联度，使得相对传统的热固性材料，可降解生物基的热固性材料的力学性能和耐热性等性能会差一些；可降解生物基不饱和聚酯由生物质来源的不饱和二元酸与二元醇或者饱和二元酸与不饱和二元醇缩聚而成，从而实现其部分或全生物基；但是同样存在力学性能和耐热性等性能较差的问题。

发明内容

[技术问题]

目前制备的生物基热固性材料的良好降解性能和力学性能以及耐热性因交联密度问题，存在矛盾。

[技术方案]

为了解决上述问题，本发明使用生物基的二元酸和聚己内酯二醇合成不饱和聚酯，利用多元醇的长链结构来控制交联密度和适量增加聚合物链柔性；然后利用低挥发、高活性的稀释剂，制备绿色环保、韧性较好、可降解的热固性聚酯；再利用硼酸铝晶须对不饱和聚酯进行改性，提高其力学性能，降低体积收缩率，制备综合性能优良且可降解的高分子复合材料。本发明提供的制备方法具有合成简单，绿色环保，易于工业化的特点，广泛适用于各种零部件、一次性产品等。

本发明的第一个目的是提供一种制备可降解的生物基不饱和聚酯/晶须复合材料的方法，包括如下步骤：

(1)直接酯化缩聚法制备不饱和聚酯

将生物基不饱和二元酸与饱和二元醇先进行酯化反应，再进行缩聚反应，得到不饱和聚酯；

(2)预处理晶须的制备

将水进行加热，之后加入预处理剂溶液，调节pH为8-9；再加入晶须，进行反应，固液分离、洗涤、干燥，得到预处理晶须；

(3)生物基不饱和聚酯/晶须复合材料的制备

在步骤(1)的不饱和聚酯中，加入步骤(2)的预处理晶须、稀释剂、引发剂、促进剂，混合均匀，脱泡；之后导入模具进行固化，得到生物基不饱和聚酯/晶须复合材料；其中，预处理晶须的添加量为不饱和聚酯质量的0.5-2wt％。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的生物基不饱和二元酸为衣康酸、琥珀酸、富马酸的一种或几种。