CN1923892B - 一种降解型复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降解型复合材料，其包括有二氧化碳聚合物、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、增塑剂、封端剂，具体组成重量份数为二氧化碳聚合物100份、聚丁二酸丁二醇酯10-30份、增塑剂0-10份、封端剂1-5份。本发明具有良好力学性能，可降解，热稳定性好，加工和成型容易，大大拓展了材料的使用领域。

Description

一种降解型复合材料
技术领域
本发明涉及一种复合材料，具体地说是一种降解型复合材料。
背景技术
我们知道，现有的一次性医用输液袋、输液器材等所用复合材料一般采用五层或七层共挤出方法来制备，其中聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯为阻隔层，聚乙烯、聚丙烯作为保护层，中间还需要两层粘结层。阻隔层用于隔绝氧气和水蒸气，目前一次性医用材料的阻隔层一般采用聚氯乙烯。但聚氯乙烯加工过程必须采用加工助剂，使用和储存过程中存在添加剂的析出问题，影响患者身体健康。而且对医用材料而言，一般要进行焚烧处理，而聚氯乙烯在焚烧时易产生氯化氢，甚至产生氯化二噁英，严重污染环境。
二氧化碳聚合物具有全生物降解性能，利用它解决“白色污染”问题受到各国的关注，并且由于其无毒副作用，具有生物相容性因此在医用材料上也有着广泛的应用前景。中国专利申请98125654.6和98125655.9提供了稀土配合物组合催化剂的制备方法和高分子量二氧化碳聚合物的制备方法。中国专利申请00136189.9采用稀土配合物、金属有机物、多元醇和环状碳酸酯组成的催化剂，在中等压力下使环氧化物与二氧化碳进行无溶剂共聚合，共聚物的分子量超过100,000，二氧化碳固定率超过40wt％。但是二氧化碳共聚物由于其分子结构的特殊性，与现行通用的塑料材料相比，热稳定性和加工性等物性差，还存在玻璃化温度低的问题，造成其在使用过程中，温度在30℃左右时会出现材料之间发粘现象，因此目前其使用范围受到限制并未得到广泛的应用。
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，由C-4化合物丁二酸、丁二醇出发，通过缩合聚合反应制得。高分子量的PBS具有良好的生物降解能力与可控生物降解速度，同时主链中大量亚甲基结构使其具有通用聚乙烯材料相近的机械、物理性能。PBS具有114-120度的熔点和与聚乙烯相近的拉伸强度与断裂生长率，适合吹塑薄膜与中空容器、挤出加工片材、纺丝、注塑等多种加工工艺。但其生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种具有良好力学性能，可降解，热稳定性好，加工和成型容易的降解型复合材料。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种降解型复合材料，其特征是：其包括有二氧化碳聚合物、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、增塑剂、封端剂，具体组成重量份数为
二氧化碳聚合物          100份
聚丁二酸丁二醇酯        10-30份
增塑剂                  0-10份
封端剂                  1-5份
本发明二氧化碳聚合物是非晶的，因此具有良好的生物降解性能，掩埋后在3-6个月，完全降解成二氧化碳和水，而在干燥环境下储存，则不发生降解。此外，二氧化碳聚合物主要由C、H、O构成，焚烧温度低于300℃，且焚烧后只产生二氧化碳和水，对环境影响很小。更重要的是二氧化碳聚合物对氧气和水蒸气的阻隔性能要优于聚氯乙烯。
本发明聚丁二酸丁二醇酯(PBS)与二氧化碳聚合物的相容性较好，在添加适当的增塑剂和封端剂的情况下，可以有效的提高二氧化碳聚合物的物性。增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯等无毒增塑剂，封端剂为马来酸酐。用上述组成共混的复合材料制成的片材、薄膜，其开口性非常好，按照YBB00152002中的测试方法，在60℃左右也不会出现粘连现象，完全可以用于包装材料等。
本发明上述组成共混的复合材料，对比单独的二氧化碳共聚物，其热稳定性和加工性大大提高，其可以在普通塑料机械上加工，在不影响二氧化碳聚合物降解性的同时，改善了材料的力学性能，热稳定性好，加工和成型容易，拓展了材料的使用领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
一种降解型复合材料，其包括有二氧化碳共聚物、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、增塑剂、封端剂。本发明二氧化碳聚合物材料可以是二氧化碳-环氧乙烷共聚物，二氧化碳-环氧丙烷共聚物，二氧化碳-氧化环己烷共聚物，二氧化碳-氧化苯乙烯共聚物，二氧化碳-环氧丙烷-环氧环己烷三元共聚物或二氧化碳-环氧丙烷-氧化苯乙烯三元共聚物的一种或两种。
二氧化碳聚合物通式如下：
Figure A20051004460600051
R＝H，CH3，
Figure A20051004460600052
x＝0.9～1.0n为整数，n在1000～5000之间
上述二氧化碳聚合物必须经过精制、提纯，使其满足医用材料的要求。二氧化碳共聚物制备方法在本发明人先前申请的中国专利01127540.5中已作过介绍，属现有技术。
本发明选用的添加剂主要为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种半结晶型聚合物，高分子量的PBS具有良好的生物降解能力与可控生物降解速度，同时主链中大量亚甲基结构使其具有通用聚乙烯材料相近的机械、物理性能。PBS具有114-120度的熔点和与聚乙烯相近的拉伸强度与断裂生长率，适合吹塑薄膜与中空容器、挤出加工片材、纺丝、注塑等多种加工工艺。这种材料还具有很好的生物相容性，通过与之共混后，对二氧化碳共聚物本身的性能有很大提高。
本发明复合材料的具体组成重量份数为：100份的二氧化碳共聚物、10-30份的PBS、0-10份的增塑剂和1-5份的封端剂。增塑剂为乙酰柠檬酸三正丁酯等无毒增塑剂，封端剂为马来酸酐。
本发明制备工艺如下：按配比将精制提纯后的二氧化碳共聚物和PBS添加剂、增塑剂以及封端剂，先在高速混合机中混合5min，然后冷却搅拌，20-30℃条件下出料，然后在双螺杆或单螺杆挤出机中进行塑化挤出造粒，经消毒密封包装得到复合物。挤出机的温度设定为：加料段70-120℃，塑化段130-155℃，挤出段温度130-150℃。
将PBS与二氧化碳共聚物共混加工时，与其他可降解共聚物的相容性非常好，通过这种方法可以得到一种性能更加良好的复合材料，所得复合物可用于多种医用制品的制备，如：注射器、一次性手术器械盒，导管等产品。
本发明具体实施例及实验数据如下：
实施例1：按下列配方(重量份)称取各组分：
二氧化碳聚合物              100
PBS                         10
乙酰柠檬酸三正丁酯          10
马来酸酐封端剂              1将各组分用高速混合机中混合5min，然后冷却搅拌，20-30℃条件下出料，然后在双螺杆或单螺杆挤出机中进行塑化挤出造粒，经消毒密封包装得到复合物。挤出机的温度设定为：加料段70-120℃，塑化段130-155℃，挤出段温度130-150℃。螺杆转速为：300转/分。复合材料的拉伸强度(Mpa)为2.64Mpa，断裂伸长率(％)为846％。
实施例2：按下列配方(重量份)称取各组分
二氧化碳聚合物              100
PBS                         25
乙酰柠檬酸三正丁酯          5
马来酸酐封端剂              4将各组分用高速混合机中混合5min，然后冷却搅拌，20-30℃条件下出料，然后在双螺杆或单螺杆挤出机中进行塑化挤出造粒，经消毒密封包装得到复合物。挤出机的温度设定为：加料段70-120℃，塑化段130-155℃，挤出段温度130-150℃。螺杆转速为：300转/分。复合材料的拉伸强度(Mpa)为12.10Mpa，断裂伸长率(％)为598％。
实施例2：按下列配方(重量份)称取各组分
二氧化碳聚合物                 100
PBS                    20
马来酸酐封端剂         2将各组分用高速混合机中混合5min，然后冷却搅拌，20-30℃条件下出料，然后在双螺杆或单螺杆挤出机中进行塑化挤出造粒，经消毒密封包装得到复合物。挤出机的温度设定为：加料段70-120℃，塑化段130-155℃，挤出段温度130-150℃。螺杆转速为：300转/分。复合材料的拉伸强度(Mpa)为12.30Mpa，断裂伸长率(％)为488％。

Claims (1)

1.一种降解型复合材料，其特征是：其包括有二氧化碳聚合物、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、增塑剂、封端剂，具体组成重量份数为：
二氧化碳聚合物    100份
聚丁二酸丁二醇酯  10-30份
增塑剂            0-10份
封端剂            1-5份
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