CN104744906A - 一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料及其制备方法，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36~46份，纳米二氧化钛14~20份，聚二甲基硅氧烷6~12份，氯化铵0.1~10份，耐水性增强剂2~5份，稳定剂1~4份和偶联剂1~3份。制备方法：将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷在高速搅拌机中混合均匀，经计量喂料器送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机；挤出样条经水冷、风干、切粒，即得。本发明制备的聚乳酸复合材料相对于聚乳酸具有更高的断裂韧性和杨氏模量，力学性能更加优异，制备过程操作简单，易于大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料领域，具体涉及一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸是一种新型高分子材料，由于其具有质量轻、可塑性强、抗疲劳性能好等优点，因此具有广阔的市场前景，如可以在挤出、注塑、汽车、生物医药等多个领域应用。但是聚乳酸在力学性能方面存在着诸多不足，如：压缩模量小、软化点较低、降解时间较长等，这些不足限制了其在许多方面的应用。于是如何提高聚乳酸的性能就成为当今研究的一大热点和难点。
聚二甲基硅氧烷是一种广泛使用的高分子有机硅化合物，具有透光性好、生物相容性佳、易与多种材质室温接合以及低杨氏模量导致的结构高弹性等优良特点。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种具有良好力学性能的聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36~46份，纳米二氧化钛14~20份，聚二甲基硅氧烷6~12份，氯化铵0.1~10份，耐水性增强剂2~5份，稳定剂1~4份和偶联剂1~3份。
优选地，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸40~43份，纳米二氧化钛16~18份，聚二甲基硅氧烷8~10份，氯化铵5~8份，耐水性增强剂3~4份，稳定剂2~3份和偶联剂2~3份。
更优选地，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸42份，纳米二氧化钛16份，聚二甲基硅氧烷9份，氯化铵7份，耐水性增强剂3份，稳定剂2份和偶联剂2份。
所述耐水性增强剂为丙烯酸酯乳液、环氧树脂和丁苯乳胶中的一种或多种。
所述稳定剂为硼砂或丙烯酰胺。
所述偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-氯代丙基三甲氧基硅烷。
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为230~270℃，挤出机转速为30~100r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
有益效果：
本发明制备的聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料相对于聚乳酸具有更高的断裂韧性和杨氏模量，力学性能更加优异，制备过程操作简单，易于大规模生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36份，纳米二氧化钛14份，聚二甲基硅氧烷6份，氯化铵0.1份，丙烯酸酯乳液2份，硼砂1份和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷1份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为230℃，挤出机转速为100r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
实施例2
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸40份，纳米二氧化钛16份，聚二甲基硅氧烷8份，氯化铵5份，环氧树脂3份，硼砂2份和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷2份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为240℃，挤出机转速为90r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
实施例3
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸42份，纳米二氧化钛16份，聚二甲基硅氧烷9份，氯化铵7份，丙烯酸酯乳液3份，硼砂2份和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷2份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为250℃，挤出机转速为70r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
实施例4
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸43份，纳米二氧化钛18份，聚二甲基硅氧烷10份，氯化铵8份，丁苯乳胶4份，丙烯酰胺3份和γ-氯代丙基三甲氧基硅烷3份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为260℃，挤出机转速为50r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
实施例5
一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸46份，纳米二氧化钛20份，聚二甲基硅氧烷12份，氯化铵10份，丙烯酸酯乳液5份，丙烯酰胺4份和γ-氯代丙基三甲氧基硅烷3份。
制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为270℃，挤出机转速为30r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
性能测试：
将实施例1~5制备的聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料进行力学性能测试，结果见表1。
表1 力学性能测试测定结果
。
由表1可以看出，本发明制备的聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料相对于聚乳酸具有更高的断裂韧性和杨氏模量，力学性能更加优异。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (7)
1.一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸36~46份，纳米二氧化钛14~20份，聚二甲基硅氧烷6~12份，氯化铵0.1~10份，耐水性增强剂2~5份，稳定剂1~4份和偶联剂1~3份。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸40~43份，纳米二氧化钛16~18份，聚二甲基硅氧烷8~10份，氯化铵5~8份，耐水性增强剂3~4份，稳定剂2~3份和偶联剂2~3份。
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：聚乳酸42份，纳米二氧化钛16份，聚二甲基硅氧烷9份，氯化铵7份，耐水性增强剂3份，稳定剂2份和偶联剂2份。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，其特征在于，所述耐水性增强剂为丙烯酸酯乳液、环氧树脂和丁苯乳胶中的一种或多种。
5.根据权利要求1~3任一项所述的一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，其特征在于，所述稳定剂为硼砂或丙烯酰胺。
6.根据权利要求1~3任一项所述的一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或γ-氯代丙基三甲氧基硅烷。
7.基于权利要求1所述的一种聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将聚乳酸、纳米二氧化钛和聚二甲基硅氧烷按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；
（2）经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将氯化铵、耐水性增强剂、稳定剂和偶联剂依次送入双螺杆挤出机，挤出机的温度设定为230~270℃，挤出机转速为30~100r/min；
（3）双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，即得聚乳酸-纳米二氧化钛-聚二甲基硅氧烷复合材料。
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