专利名称：等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸及其制备方法
技术领域：
本发明属高分子材料及其制备领域，特别是涉及离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸 及其制备方法。
背景技术：
近年来，大量废弃的各种塑料如聚烯烃、聚苯乙烯、聚氯乙烯等对环境造成了严重的 污染，所以生物可降解塑料的研究和开发越來越受到人们的重视。聚乳酸(PLA)是一种由 乳酸单体直接縮聚或丙交酯开环聚合制得的直链脂肪族聚酯，它的原料可由玉米、甘蔗等 植物发酵制得，其废弃物可降解，最终产物为二氧化碳和水；PLA除了具有生物降解性外 还有良好的生物相容性、强度高、可塑性加工成型等特点,在医学领域具有广阔的应用前桌; 如缝合线、骨结合部位固定材料、组织缺损部位补强材料和药物缓释性载体等。但PLA的 某些特性如熔体黏度、冲击性能、热变形温度、气体的阻隔性能等还不能满足不同的最终 用途，所以近年来掀起了对PLA及其共聚物、共混物的研究热潮。
人们在PLA共混改性方面做了许多工作.采用聚丙烯/聚乳酸共混可以减少聚丙烯的用 量和降低环境污染,又可使产品保持较好的力学性能.但极性的PLA与非极性的PP的相容 性差，文献[羧基化PP与PLA共混]选取了羧基化PP与PLA共混，希望提高两者的相容'性
但可实现工业化PP/PL共混复合材料以及PP/PLA共混复合材料纤维得研究与专利并 未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸及其制备 方法，大大改善了可纺性和成纤强度。本发明的等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸材 料，在聚丙烯/聚乳酸纤维中含有纳米级二氧化钛0. 1 20% (其中聚丙烯/聚乳酸的比例 可以按需求和实际应用领域确定比例，在99%~1%之间变化。纳米级二氧化钛/ (聚丙烯 聚乳酸)的比例在0.1 20%之间变化)。
本发明的离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸材料的制备方法，包括
(1)无极固相物质的制备 将二氧化钛纳米粉体置于等离子体处理设备的专用传输装置上，在大气压，开放环境
下，直接将等离子体喷射到二氧化钛纳米粉体表面，使二氧化钛纳米粉体在等离子体氛围 中运动，处理二氧化钛纳米粉体的功率为10W-5000W，时间为0.01s-6000s，产生二氧化 钛纳米粉体表面改性；(2) 将上述制得的无机固相物质与聚丙烯/聚乳酸粉料或切片按质量比0.1 %~20%用有双 螺旋杆挤出机混料，在18(TC-26(TC熔融混合得到纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片；
(3) 将上述制得的纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片按常规的熔融纺丝法进行纺丝即得。 所述步骤(1) 二氧化钛纳米粉体为市售的商品。
在喷射等离子体氛围下可将纳米二氧化钛表面按不同需求进行表面改性。 纺丝工艺采用常规熔融法纺丝工艺达到超越常规丝的强度的方法。 所获得的二氧化钛纳米粉体纳米颗粒均匀且粒径分布范围变小，纳米颗粒内部相结构
不变、纳米颗粒在相应材料中的分散性提高、与相应高分子的结合性能提高。
在喷射等离子体氛围前提下形成自由基并由此引发进一歩的自由基引起的纳米二氧
化钛表面与其他材料和组分在一定条件下形成自由基接枝反应而得到的纳米二氧化钛表
面改性，以及由于等离子体引发的纳米二氧化钛表面自由基引起的自由基聚合即等离子体
引发原子转移自由基聚合(ATRP)。
有益效果
(1) 本发明所得的纺丝切片可纺性好、成纤强度高，并具有可控染色、抗菌、抗摩擦静 电、光和生物降解特性；
(2) 纳米颗粒内部相结构不变、纳米颗粒在相应材料中的分散性提高、与相应高分子的 结合性能提高。
图1纤维样品原丝的电子显微镜照片；
图2样品原丝经3倍拉伸后的二次拉伸力学性能曲线；
图3二氧化钛纳米粉体表面等离子体改性装置示意图，1装有等离子体载气(氦气或氩气)， 2装有功能性气体，3等离子体发生控制系统，4等离子体发生器及喷头，5纳米粉体输送 装置，6装有未表面处理纳米粉体，7装有已表面处理过纳米粉体。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一歩阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定
的范围。
实施例(1) 取一定量商品化二氧化钛纳米粉体放在等离子体处理设备的专用传输装置上。示 意图如图3(或加装等离子体喷嘴的通道)，该容器或载体置于常压\常温等离子体喷射装置 的喷口下方特定距离2厘米以内(喷嘴部分通道的设计按特定要求)，纳米粉体铺放厚度按5 毫米厚度铺放,在开启常压、室温等离子体的前提下，容器或载体做特定速度的运动.实现 纳米氧化钛粉体在氦气等离子体氛围、功率40瓦及5秒时间下得到处理。
(2) 将上述无机固相物质与聚丙烯/聚乳酸粉料或切片按质量比0.1 20%的比例用双螺 杆挤出机混料，在180 260。C熔融混合得到纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片；
(3) 将步上述纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片按常规的熔融纺丝法进行纺丝，即可f寻 到纤维中含有常压、常温等离子体处理的纳米氧化钛/聚丙烯/聚乳酸纤维。纤维样品原丝 的电子显微镜照片如图1。该样品原丝力学性能见图2。
实施例2
(1) 取一定量商品化二氧化钛纳米粉体放在等离子体处理设备的专用传输装置上。示 意图如图3(或加装等离子体喷嘴的通道)，该容器或载体置于常压\常温等离子体喷射装置 的喷口下方特定距离2厘米以内(喷嘴部分通道的设计按特定要求),纳米粉体铺放厚度按5 毫米厚度铺放,在开启常压、室温等离子体的前提下，容器或载体做特定速度的运动.实3E见 纳米氧化钛粉体在氧气等离子体氛围、功率40瓦及5秒时间下得到处理。
(2) 将上述无机固相物质与聚丙烯/聚乳酸粉料或切片按质量比0.1 20%的比例用双螺 杆挤出机混料，在180 260'C熔融混合得到纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片；
(3) 将上述的纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片按常规的熔融纺丝法进行纺丝，即可得 到纤维中含有常压、常温等离子体处理的纳米氧化钛/聚丙烯/聚乳酸纤维。
权利要求
1. 等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸材料，在聚丙烯/聚乳酸纤维中含有纳米级二氧化钛0.1～20％，其中聚丙烯/聚乳酸的比99％～1％。
2. 等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸材料的制备方法，包括(1) 无极固相物质的制备 将二氧化钛纳米粉体置于等离子体处理设备的专用传输装置上，在大气压，开放环境下， 直接将等离子体喷射到二氧化钛纳米粉体表面，使二氧化钛纳米粉体在等离子体氛围中运 动，处理二氧化钛纳米粉体的功率为10W-5000W，时间为0.01s-6000s，产生二氧化钛纳 米粉体表面改性；(2) 将上述制得的无机固相物质与聚丙烯/聚乳酸粉料或切片按质量比0.1%-20%用有双 螺旋杆挤出机混料，在18(TC-26(TC熔融混合得到纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片；(3) 将上述制得的纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片按常规的熔融纺丝法进行纺丝，即得广口口 o
3. 根据权利要求2所述的等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸材料的制备方法，其特征在 于在喷射等离子体氛围前提下将纳米二氧化钛表面按不同需求进行表面改性。
全文摘要
本发明涉及等离子体纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸及其制备方法，包括(1)无极固相物质的制备，(2)将上述制得的无机固相物质与聚丙烯/聚乳酸粉料或切片按质量比0.1％-20％的比例有双螺旋杆挤出机混料，在180℃-260℃熔融混合得到纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片，(3)将上述制得的纳米二氧化钛/聚丙烯/聚乳酸切片按常规的熔融纺丝法进行纺丝，即得产品。本发明所得的纺丝切片可纺性好、成纤强度高，并具有可控染色、抗菌、抗摩擦静电、光和生物降解特性。
文档编号D01F8/14GK101418478SQ200810202250
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者张迎晨, 邱夷平, 黄婧南 申请人:东华大学;中原工学院