PLA/PCL两相生物高分子复合材料及其制备方法以及PLA/PCL制品与流程

本发明属于生物高分子材料加工，具体涉及一种pla/pcl两相生物高分子复合材料及其制备方法以及pla/pcl制品。

背景技术：

1、由于石油基高分子材料不可降解，如对其处置不当，易对环境造成一定的污染性。而生物基高分子材料，例如，聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)具有良好的力学性能和生物相容性，来源于生物，可完全降解，正成为替代传统石油基塑料最为理想的环境友好型高分子材料。

2、但是，单一类型的生物基高分子材料具有较为明显的性能缺陷，例如pla虽然具有较高的拉伸强度和弹性模量，但其质脆，韧性较差，且降解周期难以控制，限制了其应用范围；pcl在结晶、机械性能以及热稳定性等方面都存在一定缺陷，同样限制了其大量应用。因此，需要对单一类型的生物高分子材料与另一类生物高分子材料进行共混、共聚、增塑等改性，以提高其综合力学性能，扩大应用范围。

3、生物基高分子材料对温度较敏感，在高温下易降解，导致加工温度窗口较窄，从而给其熔融共混加工造成极大约束。

4、其中熔融共混法由于具有操作简单、可控性强、成本低等优点，被普遍采用。传统的熔融共混设备主要是基于剪切形变原理的单、双螺杆挤出机，在聚合物加工过程中，螺杆对物料的剪切作用力与物料流动方向相垂直，不利于熔体的热质传递、多相聚合物的共混增容以及对多相体系微界面的调控，且剪切生热大、热机械历程长，易造成物料分子链断裂和降解。

5、因此，研究和开发一种pla/pcl两相生物高分子复合材料及其制备方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的熔融共混设备主要是基于剪切形变原理的单、双螺杆挤出机，易造成物料分子链断裂和降解的缺陷问题，以及多相共混生物高分子材料微结构不均匀、综合性能差、热机械历程长的缺陷问题，提供一种pla/pcl两相生物高分子复合材料及其制备方法以及pla/pcl制品，该pla/pcl两相生物高分子复合材料具有核壳结构，以及具有优异的拉伸性能和柔韧性。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种pla/pcl两相生物高分子复合材料，其中，所述复合材料包括核以及包覆在所述核外边的壳，其中，所述核为pla，所述壳为pcl，且所述核的直径为0.8-2.8μm，所述壳的直径为2.7-7μm。

3、本发明第二方面提供了一种pla/pcl两相生物高分子复合材料的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

4、s1：将pla和pcl混合均匀，得到pla/pcl混合物；

5、s2：将所述pla/pcl混合物经脉冲正应力挤出机，在脉冲正应力作用下，将所述pla/pcl混合物料经熔融、塑化、混合、输运和挤出处理，得到pla/pcl两相生物高分子复合材料。

6、本发明第三方面提供了一种由前述所述的制备方法制备的pla/pcl两相生物高分子复合材料。

7、本发明第四方面提供了一种pla/pcl制品，其中，所述pla/pcl制品采用前述所述的pla/pcl两相生物高分子复合材料制备而成。

8、通过上述技术方案，本发明的有益效果包括：

9、本发明的制备方法采用脉冲正应力挤出机，在脉冲正应力作用下，在该方法中pla/pcl两相生物高分子体系做速度梯度矢量向流动方向趋近的正位移脉动连续塑化共混，可有效调控pla/pcl两相体系内微界面的连续动态生成和演化并形成核壳结构，由此解决pla/pcl两相共混生物高分子材料微结构不均匀、综合性能差、热机械历程长、加工过程易降解等问题，所制得的复合材料具有优异的拉伸性能和柔韧性。

技术特征：

1.一种pla/pcl两相生物高分子复合材料，其特征在于，所述复合材料包括核以及包覆在所述核外边的壳，其中，所述核为pla，所述壳为pcl，且所述核的直径为0.8-2.8μm，所述壳的直径为2.7-7μm。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，pla的重均分子量为80000-120000g/mol，聚己内酯的重均分子量为20000-40000g/mol；

3.一种pla/pcl两相生物高分子复合材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，以pla和pcl的总用量为基准，pcl的用量为10-40重量％，pla的用量为60-90重量％；

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，所述脉冲正应力挤出机包括机架系统、动力传动系统、温控系统和挤压系统；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述转子(6)为外表面连续变化的拓扑结构；

7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述定子(7)内腔表面为连续变化的拓扑结构；

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的制备方法，其中，在工作时，所述转子(6)在所述动力减速分配器(4)带动作用下自转的同时以偏心量e为半径绕所述定子(7)内腔的轴线反向公转，公转速度是其自转速度的4倍；

9.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述温控系统沿挤出方向在所述定子(7)上分为五个控制区，每一个温控区的温度范围为25-300℃；

10.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述脉冲正应力的条件包括：压力为0.1-20mpa；

11.一种由权利要求3-10中任意一项所述的制备方法制备的pla/pcl两相生物高分子复合材料。

12.一种pla/pcl制品，其特征在于，所述pla/pcl制品采用权利要求1-2和11任意一项所述的pla/pcl两相生物高分子复合材料制备而成。

技术总结
本发明属于生物高分子材料加工技术领域，公开了一种PLA/PCL两相生物高分子复合材料及其制备方法以及PLA/PCL制品。所述复合材料包括核以及包覆在所述核外边的壳，其中，所述核为PLA，所述壳为PCL，且所述核的直径为0.8‑2.8μm，所述壳的直径为2.7‑7μm。该制备方法克服现有技术存在的熔融共混设备主要是基于剪切形变原理的单、双螺杆挤出机，易造成物料分子链断裂和降解的缺陷问题，并且，该PLA/PCL两相生物高分子复合材料具有核壳结构，以及具有优异的拉伸性能和柔韧性。

技术研发人员：刘志刚,卢翔,邓衍宏,吴浩,隋淼,卢久灵,汪虎,朱传彪,盛梦杰,颜祥禹,李小龙,肖洋
受保护的技术使用者：吉林中粮生化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24