专利名称：一种生物降解复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种生物降解复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚乳酸(PLA)是以生物资源如玉米等为原料发酵得到乳酸后经化学合成的高分子材料，废弃后可在微生物、水、酸、碱等作用下完全分解成水和二氧化碳，是典型的可完全生物降解塑料，且不会污染环境。由于其良好的加工性和优良的生物相容性，被认为是最具开发潜力的可生物降解高分子材料。聚乳酸具有良好的力学性能、热塑性、呈纤性和生物降解性，且加工方便，可以代替普通塑料解决。而聚乳酸目前作为实际应用的产品较少，主要是由于其自身强度不高、韧性低和耐热温度低等缺陷限制了应用范围。中国专利200810218680.9介绍了一种聚乳酸/淀粉增容共混材料，通过添加少量的二苯基甲烷_4，4-二异酸酯作为相容剂，采用双螺杆对共混材料进行塑化、捏合、均匀混合并完成化学反应制得复合材料，这种方法提高了材料的降解性能，但其力学性能还有待提高。蒙脱石(MMT)属于2: I型的层状粘土矿物，是一种自然界形成的、可膨胀的层状结构硅铝酸盐无机物，具有很强的刚度，层间不滑移。蒙脱石层间吸附的可交换阳离子可与其它不同的有机离子进行交换，使亲水的蒙脱石表面变成亲有机的，改善与聚合物基体的润湿性。将聚乳酸插入粘土片层间，利用其特殊的纳米级片层结构，可有效的改善材料性能，提高材料的强度、韧性、热氧稳定性以及阻隔性等。近年来，聚合物/层状硅酸盐(PLA/0MLS)纳米复合材料由于克服了传统有机-无机复合材料的缺点，在结构、性能及应用方面优于一般聚合物材料，已成为当今聚合物材料研究的热点。中国专利200510030494.9揭示了一种聚乳酸纳米复合材料的制备方法，先将聚乳酸、有机改性蒙脱土熔融共混得到母料，再将母料与聚乳酸熔融共混，得到的复合材料的力学性能得到提升，同时也提高了维卡软化点，但其生产工艺复杂，需要经过两次双螺杆熔融共混挤出。
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因此，如何控制成本，制造加工性能和使用性能都能满足现有要求，且工艺简单的可完全生物降解材料，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物降解复合材料，该复合材料的性能良好，刚性好，可广泛应用在注塑产品的生产工艺中。本发明的另一个目的是提供一种上述生物降解复合材料的制备方法，该方法简单，工艺上易于实现。本发明的技术方案如下:本发明提供了一种生物降解复合材料，该复合材料由包含以下重量份的组分制成:聚乳酸50 80份，生物降解聚酯 10 30份，
有机改性蒙脱土 I 15份，增塑剂O 5份，抗氧剂0.1 I份。所述的生物降解聚酯选自聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯(PBAT)、聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)或二氧化碳-环氧丙烷共聚物(PPC)中的一种或一种以上的物质，优选聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯。所述的增塑剂选自二缩乙二醇、丙三醇、山梨醇酯、尿素、聚乙二醇、三醋酸甘油酯或柠檬酸酯中的一种或一种以上的物质。所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或一种以上的物质，亚磷酸酯类抗氧剂选自三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、亚磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、亚磷酸苯二异葵酯、季戊四醇双亚磷酸酯二(2，4_ 二特丁基苯基)酯、多烷基双酚A亚磷酸酯的双聚体或三聚体的复合物，优选抗氧剂三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。本发明还提供了一种上述生物降解复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤:称取干燥后的聚乳酸50 80份，干燥后的生物降解聚酯10 30份，干燥后的有机改性蒙脱土 I 15份,增塑剂O 5份,抗氧剂0.1 I份；加入到高速混合机内共混5 10分钟，然后将混合料送入双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、拉条、水冷、切粒、干燥，得到可降解复合材料。所述的干燥后的聚乳酸、干燥后的生物降解聚酯和干燥后的有机改性蒙脱土的干燥条件为:真空干燥6 -12小时，温度为60-90°C。所述的挤出温度为160 210°C。所述的干燥时间为4 6小时,温度为50 80°C。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果和优点:1、蒙脱土经改性后，层间距扩大，使得聚乳酸熔融插层更容易。同时，由于在聚乳酸中加入了改性蒙脱土，与传统的聚乳酸复合材料相比，本发明不仅可以提高材料的耐热性，还能克服纯聚乳酸材料强度低，韧性不高的缺陷，提高其力学性能，扩大该材料的应用领域。2、本发明选用可降解聚酯与聚乳酸进行复合，在提高材料的机械性能的同时，还具有优异的生物降解性，可在自然环境中完全降解，分解后不会对土壤结构产生破坏，能够有效的解决“白色污染”。3、本发明的制备方法简单有效，采用常规仪器即可，只需要一步法将各种原料混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒即可得到所制备的复合材料，且操作简单，易于控制，适合进行工业化生产。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的说明。以下所用的有机改性蒙脱土购自阿拉丁试剂(上海)有限公司。实施例1-9(I)按表I中的配比秤取各重量份的配方组份。
表I
权利要求
1.一种生物降解复合材料，其特征在于，该复合材料由包含以下重量份的组分制成: 聚乳酸50 80份， 生物降解聚酯 10 30份， 有机改性蒙脱土 I 15份， 增塑剂O 5份， 抗氧剂0.1 I份。
2.根据权利要求1所述的生物降解复合材料，其特征在于:所述的生物降解聚酯选自聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯、聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯或二氧化碳-环氧丙烷共聚物中的一种或一种以上的物质。
3.根据权利要求2所述的生物降解复合材料，其特征在于:所述的生物降解聚酯为聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯。
4.根据权利要求1所述的生物降解复合材料，其特征在于:所述的增塑剂选自二缩乙二醇、丙三醇、山梨醇酯、尿素、聚乙二醇、三醋酸甘油酯或柠檬酸酯中的一种或一种以上的物质。
5.根据权利要求1所述的生物降解复合材料，其特征在于:所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或一种以上的物质。
6.根据权利要求5所述的生物降解复合材料，其特征在于:所述的亚磷酸酯类抗氧剂选自三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、亚磷酸酯三(2，4-二特丁基苯基)酯、亚磷酸苯二异葵酯、季戊四醇双亚磷·酸酯二(2，4_ 二特丁基苯基)酯、多烷基双酚A亚磷酸酯的双聚体或三聚体的复合物。
7.根据权利要求6所述的生物降解复合材料，其特征在于:所述的亚磷酸酯类抗氧剂为三(2，4_ 二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
8.权利要求1至7任一所述的生物降解复合材料的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 称取干燥后的聚乳酸50 80份，干燥后的生物降解聚酯10 30份，干燥后的有机改性蒙脱土 I 15份,增塑剂O 5份,抗氧剂0.1 I份；加入到高速混合机内共混5 10分钟，然后将混合料送入双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、拉条、水冷、切粒、干燥，得到可降解复合材料。
9.根据权利要求8所述的生物降解复合材料的制备方法，其特征在于:所述的干燥后的聚乳酸、干燥后的生物降解聚酯和干燥后的有机改性蒙脱土的干燥条件为:真空干燥6-12小时，温度为60-90°C。
10.根据权利要求8所述的生物降解复合材料的制备方法，其特征在于:所述的挤出温度为160 210°C ;所述的干燥时间为4 6小时，温度为50 80°C。
全文摘要
本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种生物降解复合材料及其制备方法。本发明的复合材料由包含以下重量份的组分制成聚乳酸50～80份，生物降解聚酯10～30份，有机改性蒙脱土1～15份，增塑剂0～5份，抗氧剂0.1～1份。制备方法如下称取干燥后的聚乳酸50～80份，干燥后的生物降解聚酯10～30份，干燥后的有机改性蒙脱土1～15份，增塑剂0～5份，抗氧剂0.1～1份；加入到高速混合机内共混5～10分钟，然后将混合料送入双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、拉条、水冷、切粒、干燥，得到可降解复合材料。本发明不仅可以提高材料的耐热性，还能克服纯聚乳酸材料强度低，韧性不高的缺陷，提高其力学性能，扩大该材料的应用领域。
文档编号C08L69/00GK103242631SQ20121003278
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者严莉莉 申请人:上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司