CN103602047B - 聚羟基脂肪酸酯复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

聚羟基脂肪酸酯复合材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

聚羟基脂肪酸酯复合材料及其制备方法和用途。复合材料包含下列重量份数的原料配方：聚羟基脂肪酸酯80-95份，偶联剂0.1-1.0份，云母5-10份，纳米SiO21-10份，抗氧剂0.5-2份，加工助剂1-4份。将云母、纳米SiO2用偶联剂处理后干燥得处理后的云母、处理后的纳米SiO2；将聚羟基脂肪酸酯干燥，与抗氧剂、经处理后的云母和/或纳米SiO2、加工助剂混合，置于高速混合机中高速共混5-10分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机，最后在150-180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料。本发明制备的聚羟基脂肪酸酯复合材料具有通用塑料良好的使用性能，废弃时可完全生物降解不污染环境。

Description

聚羟基脂肪酸酯复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及生物可降解材料，特别是涉及聚羟基脂肪酸酯复合材料及其制备方法和用途。
背景技术
高分子聚合物可用于制造各种塑料制品，包括薄膜、片材、泡沫、模塑制品等许多其他特殊的产品。应用在包装、农业、家用物品和个人护理用品领域中时，塑料制品使用循环周期很短（少于12个月）。例如，在食品包装中，聚合物起保护介质作用，在内含物用掉后马上弃去。家用产品，如清洁剂瓶和尿布在使用后马上丢弃。
大多数这些塑料物质最终落入固体废物中，成为“白色污染”，增加了昂贵的填埋空间，加重了环境的负担。虽然人们已作了一些回收利用的努力，但是聚合物的性质和它们产生和转化为产物的方式限制了循环使用的可能性。即使是很纯的聚合物进行重复加工也会使材料降解，结果得到机械性能不良的制品。不同级别的化学上相似的塑料（如用作牛奶壶和杂货袋的不同分子量的聚乙烯）的混合收集会导致加工问题，使回收的材料品质不良或不能使用。
聚羟基脂肪酸酯具有类似化工塑料的物化特性和生物可降解性，已经被作为环境可降解塑料得到广泛应用，以缓解目前越来越严重的“白色污染”问题。聚羟基脂肪酸酯还具有生物相容性、化学活性、压电性、气体相隔性等许多优良性能，因此除了可以在塑料工业中得以推广应用，成为新型的生物可降解塑料以外，也可能在医药、制药、电子等高附加值领域得到广泛应用，这使得对聚羟基脂肪酸酯家族研究成为热点。
发明内容
本发明的目的是提供了一种力学性能优异，生物相容性和生物降解性良好、加工工艺简便的聚羟基脂肪酸酯复合材料。
为达到上述目的，本发明提供了一种聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将已干燥的云母、纳米SiO2粉料置于高速混合机中预热搅拌，当温度达到70℃～80℃时，分3次定量加入预先配制的钛酸酯-丙酮溶液或硅烷偶联剂-去离子水溶液，每次间隔4min～5min，整个搅拌活化时间15min～20min，干燥后得处理后的云母和处理后的纳米SiO2。
（2）将聚羟基脂肪酸酯干燥，与抗氧剂、经步骤（1）处理后的云母和/或纳米SiO2以及加工助剂混合，置于高速混合机中高速共混5-10分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机，最后在150-180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料；
按质量份数计，上述制备过程使用的各种原料的比例为：聚羟基脂肪酸酯80-95份，偶联剂0.1-1.0份，云母5-10份，纳米SiO21-10份，抗氧剂0.5-2份，加工助剂1-4份。
优选的，所述云母为绢云母。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种。
优选的，所述的偶联剂具体为KH550或NDZ-102。
优选的，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
优选的，所述的抗氧剂为亚磷酸酯AT-168。
优选的，所述的加工助剂为硬脂酸、月桂酸中的一种或两种混合。
发明人同时要求保护按照上述方法制得的聚羟基脂肪酸酯复合材料。
发明人还要求保护按照上述方法制得的聚羟基脂肪酸酯复合材料在替代通用塑料方面的应用。
本发明制备的聚羟基脂肪酸酯复合材料具有通用塑料良好的使用性能，废弃时可完全生物降解不污染环境。
具体实施方式
本发明聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，按质量份数计，各种原料的比例为：聚羟基脂肪酸酯80-95份，偶联剂0.1-1.0份，云母5-10份，纳米SiO21-10份，抗氧剂0.5-2份，加工助剂1-4份。
上述的聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括下列制备步骤：
（1）将云母、纳米SiO2粉料110℃温度下干燥2小时。
（2）将聚羟基脂肪酸酯在80℃温度下干燥24小时。
（3）将已干燥的云母、纳米SiO2粉料置于高速混合机中预热搅拌，当温度达到70℃～80℃时，分3次定量加入预先配制的钛酸酯-丙酮溶液（或硅烷偶联剂-去离子水溶液），每次间隔4min～5min，整个搅拌活化时间15min～20min（可根据粉料用量适当调节），干燥，得处理后的云母、处理后的纳米SiO2。
（4）将干燥处理的聚羟基脂肪酸酯，与抗氧剂、经步骤（3）处理后的云母和（/或）纳米SiO2、加工助剂混合，置于SHR-10A高速混合机在转速不小于1000rpm的转速下高速共混5-10分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机中，最后在150-180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料。
所述的SHR-10A高速混合机可以是任何一款市售的该型号的混合机。例如张家港市震雄塑料机械厂生产的SHR-10A高速混合机。
下面给出的实施例是对本发明的具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例中所用PHA树脂（即聚羟基脂肪酸酯）为深圳意可曼生物科技有限公司的F5400型。
实施例1
将已干燥的云母、纳米SiO2粉料置于高速混合机中预热搅拌，当温度达到70℃～80℃时，分3次定量加入预先配制的硅烷偶联剂-去离子水溶液，每次间隔5min，整个搅拌活化时间约20min，干燥，得处理后的云母、处理后的纳米SiO2；将处理后的云母、处理后的纳米SiO2连同干燥后的聚羟基脂肪酸酯、抗氧剂、加工助剂混合，置于高速搅拌混合机中高速共混5分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机，最后在180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料。
原料的组分及重量份数分别为：
实施例2
将已干燥的云母、纳米SiO2粉料置于高速混合机中预热搅拌，当温度达到70℃～80℃时，分3次定量加入预先配制的钛酸酯偶联剂-丙酮溶液，每次间隔5min，整个搅拌活化时间约20min，干燥，得处理后的云母、处理后的纳米SiO2；将处理后的云母、处理后的纳米SiO2与聚羟基脂肪酸酯、抗氧剂、加工助剂混合，置于高速搅拌混合机中高速共混10分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机，最后在180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料。
原料的组分及重量份数分别为：
实施例3
将已干燥的纳米SiO2粉料置于高速混合机中预热搅拌，当温度达到70℃～80℃时，分3次定量加入预先配制的钛酸酯偶联剂-丙酮溶液，每次间隔5min，整个搅拌活化时间约20min，干燥，得处理后的云母、处理后的纳米SiO2；将处理后的云母、处理后的纳米SiO2与聚羟基脂肪酸酯、抗氧剂、加工助剂混合，置于高速搅拌混合机中高速共混5分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机，最后在180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料。
原料的组分及重量份数分别为：
对实施例制备的产品进行性能测试，测试结果对比的改性聚丙烯测试结果如下表所示。
表1实施例材料性能与对比
表2实施例材料土埋生物降解性能
本文中（权利要求书、说明书）所述的钛酸酯-丙酮溶液的配制方法是将钛酸酯-丙酮按1：1的体积比混合。
本文中（权利要求书、说明书）所述的硅烷偶联剂-去离子水溶液的配制方法是将硅烷偶联剂-去离子水按1：1的体积比稀释。
本文中（权利要求书、说明书）所述的钛酸酯-丙酮溶液或硅烷偶联剂-去离子水溶液的3次定量加入，是指按照已干燥的云母和纳米SiO2粉料总体积的1-1.5%的量添加，添加分3次进行。

Claims (7)

1.一种聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将已干燥的云母、纳米SiO2粉料置于高速混合机中预热搅拌，当温度达到70℃～80℃时，分3次定量加入预先配制的钛酸酯-丙酮溶液或硅烷偶联剂-去离子水溶液，每次间隔4min～5min，整个搅拌活化时间15min～20min，干燥后得处理后的云母和处理后的纳米SiO2；
所述的钛酸酯-丙酮溶液的配制方法是将钛酸酯-丙酮按1：1的体积比混合；
所述的硅烷偶联剂-去离子水溶液的配制方法是将硅烷偶联剂-去离子水按1：1的体积比稀释；
所述的钛酸酯-丙酮溶液或硅烷偶联剂-去离子水溶液的3次定量加入，是指按照已干燥的云母和纳米SiO2粉料总体积的1-1.5％的量添加，添加分3次进行；
(2)将聚羟基脂肪酸酯干燥，与抗氧剂、经步骤(1)处理后的云母和/或纳米SiO2以及加工助剂混合，置于高速混合机中高速共混5-10分钟，将高速共混后所得的混合物加入双螺杆挤出机，最后在150-180℃下熔融共混挤出造粒得到复合材料；
按质量份数计，上述制备过程使用的各种原料的比例为：聚羟基脂肪酸酯80-95份，偶联剂0.1-1.0份，云母5-10份，纳米SiO2 1-10份，抗氧剂0.5-2份，加工助剂1-4份。
2.如权利要求1所述的聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述云母为绢云母。
3.如权利要求1所述的聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
4.如权利要求1所述的聚羟基脂肪酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述的加工助剂为硬脂酸、月桂酸中的一种或两种混合。
5.一种聚羟基脂肪酸酯复合材料，是按照权利要求1所述方法制备而得。
6.权利要求5所述的聚羟基脂肪酸酯复合材料在替代通用塑料方面的应用。
7.权利要求5所述的聚羟基脂肪酸酯复合材料在家用电器生产领域的应用。
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