CN104177796A - 高性能可生物降解高分子材料及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种高性能可生物降解高分子材料及其制备方法，按重量份数计算，包括可生物降解高分子材料基体50-95份，玄武岩纤维5-50份以及改性剂0.1-2份。本发明将玄武岩纤维作为改性材料，与玻纤等非天然纤维相比可生物降解高分子材料与玄武岩纤维间的相容性良好，它不仅能使可生物降解高分子材料基体的力学性能大幅提高，还可以保持可生物降解高分子材料的环境友好性。且生产工艺简单，易于实现产业化，生产过程绿色环保；在降低成本的同时，力学性能可以提高2倍以上。

Description

高性能可生物降解高分子材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料科学领域，尤其是一种高性能可生物降解高分子材料及其制备方法。
背景技术
传统石油化工产品生产的聚合物高分子材料由于废弃后，很难降解，即便经过很多年降解后，降解产物很多也会对环境造成污染。近年来，可生物降解的环境友好聚合物材料越来越受到人们的重视。但是，现有的大部分可生物降解聚合物材料力学性能较差，尚不能满足很多场合的使用要求。比如：聚乳酸虽然拉伸力学性能较好，但是冲击力学性能极差。现有的改性方法有的虽能提高可生物降解高分子材料的力学性能，但是有限，还远不能用于制造承力结构件，且往往会破坏可生物降解聚合物材料的环境友好特性。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高性能可生物降解高分子材料及其制备方法，它力学性能大幅提高、且保持了其可生物降解性，生产工艺简单，成本低廉、绿色环保，易于实现产业化，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：高性能可生物降解高分子材料，按重量份数计算，包括可生物降解高分子材料基体50-95份，玄武岩纤维5-50份以及改性剂0.1-2份。 
所述的可生物降解高分子材料基体为PLA、PBS、PHBV、PHBS、PHB或PPC中的一种或几种的任意组合。
所述的改性剂为偶联剂或扩链剂中的一种或两种的任意组合。
所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中一种或几种的任意组合。硅烷偶联剂为KH550，KH560或KH590；钛酸酯偶联剂为KR-238S，201，101，ZJ101或ZJ105。
所述扩链剂为噁唑啉类扩链剂、环氧树脂类扩链剂、异氰酸酯类扩链剂或酸酐类扩链剂中的一种或几种的任意组合。
高性能可生物降解高分子材料的制备方法，按上述重量份数，将玄武岩纤维从挤出机的喂料口或机筒开口处加入挤出机中，或从挤出机机头模具中加入，并与可生物降解高分子材料基体及改性剂一同挤出、切粒，获得成品。
玄武纤维是一种经天然玄武岩熔融拉伸制备，其成分天然，是一种提高可生物降解材料的理想材料。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明将玄武岩纤维作为改性材料，与玻纤等非天然纤维相比可生物降解高分子材料与玄武岩纤维间的相容性良好，它不仅能使可生物降解高分子材料基体的力学性能大幅提高，还可以保持可生物降解高分子材料的环境友好性。且生产工艺简单，易于实现产业化，生产过程绿色环保；在降低成本的同时，力学性能可以提高2倍以上。
具体实施方式
本发明的实施例1：高性能可生物降解高分子材料，按重量份数计算，包括PLA 80份，玄武岩纤维20份以及KH550的硅烷偶联剂2份。 
高性能可生物降解高分子材料的制备方法，按上述重量份数，将玄武岩纤维从挤出机的喂料口加入挤出机中，并与PLA及硅烷偶联剂一同在190℃挤出、切粒，获得成品。
将获得的粒料注塑成样条后测试其力学性能，另以单纯的PLA作为对比样本，测试结果发现，实施例1的产品与对比样本相比，其拉伸强度从55.3MPa提高到73.5MPa，缺口冲击强度从3.2KJ/m2提高到8.2 KJ/m2。
本发明的实施例2：高性能可生物降解高分子材料，按重量份数计算，包括PLA 80份，玄武岩纤维20份以及自制的长链环氧扩链剂0.7份；长链环氧扩链剂的分子结构式如下：
。
高性能可生物降解高分子材料的制备方法，按上述重量份数，将玄武岩纤维从挤出机的喂料口加入挤出机中，并与PLA及长链环氧扩链剂一同在190℃挤出、切粒，获得成品。
将获得的粒料注塑成样条后测试其力学性能，另以单纯的PLA作为对比样本，测试结果发现，实施例2的产品与对比样本相比，其拉伸强度从55.3MPa提高到161.2MPa，缺口冲击强度从3.2KJ/m2提高到14.7 KJ/m2，该自制的长链环氧扩链剂对于将玄武岩纤维改性到可生物降解高分子材料中的力学性能改善非常有利，效果较其它改性剂显著提升。
本发明的实施例3：高性能可生物降解高分子材料，按重量份数计算，包括PBS 80份，玄武岩纤维30份以及巴斯夫扩链剂ADR4368  0.6份。 
高性能可生物降解高分子材料的制备方法，按上述重量份数，将玄武岩纤维从挤出机的喂料口加入挤出机中，并与PBS及巴斯夫扩链剂ADR4368一同在180℃挤出、切粒，获得成品。
将获得的粒料注塑成样条后测试其力学性能，另以单纯的PBS作为对比样本，测试结果发现，实施例3的产品与对比样本相比，其拉伸强度从32.3MPa提高到61.2MPa，缺口冲击强度从8.6KJ/m2提高到17.3 KJ/m2。

Claims (6)

1.一种高性能可生物降解高分子材料，其特征在于：按重量份数计算，包括可生物降解高分子材料基体50-95份，玄武岩纤维5-50份以及改性剂0.1-2份。
2.根据权利要求1所述的高性能可生物降解高分子材料，其特征在于：所述的可生物降解高分子材料基体为PLA、PBS、PHBV、PHBS、PHB或PPC中的一种或几种的任意组合。
3.根据权利要求1所述的高性能可生物降解高分子材料，其特征在于：所述的改性剂为偶联剂或扩链剂中的一种或两种的任意组合。
4.根据权利要求3所述的高性能可生物降解高分子材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中一种或几种的任意组合，硅烷偶联剂为KH550，KH560或KH590；钛酸酯偶联剂为KR-238S，201，101，ZJ101或ZJ105。
5.根据权利要求3所述的高性能可生物降解高分子材料，其特征在于：所述扩链剂为噁唑啉类扩链剂、环氧树脂类扩链剂、异氰酸酯类扩链剂或酸酐类扩链剂中的一种或几种的任意组合。
6.一种如权利要求1所述的高性能可生物降解高分子材料的制备方法，其特征在于：按上述重量份数，将玄武岩纤维从挤出机的喂料口或机筒开口处加入挤出机中，或从挤出机机头模具中加入，并与可生物降解高分子材料基体及改性剂一同挤出、切粒，获得成品。
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