一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料，由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成。本发明专利技术提供的高强度复合材料由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成，所述复合材料在具有良好的热稳定性的同时，其力学性能得到了明显提高，所用原料价廉易得，且制备方法工艺简单，便于推广应用。

Poly (propylene carbonate) /PPC type polyurethane elastomer high strength composite material and preparation method thereof

The invention provides a poly (propyl carbonate) /PPC polyurethane elastomer high strength composite material prepared from poly (propylene carbonate) and PPC type polyurethane elastic structure. High strength composite material provided by the invention comprises poly propylene carbonate and PPC type polyurethane elastomer is prepared, the composite has good thermal stability and the mechanical properties were improved, the use of cheap material, and the preparation process is simple and convenient for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料及其制备方法。
技术介绍
二氧化碳(CO2)可以与环氧类单体共聚合得到一系列可生物降解聚碳酸酯，其中聚碳酸亚丙酯(PPC)是二氧化碳和环氧丙烷(PO)单体通过交替共聚反应合成的一种新型脂肪族聚碳酸酯，CO2含量占31％-50％，是目前研究最深入也是最有工业化前景的二氧化碳共聚酯。CO2的充分利用不仅大大降低对上游原料——石油的消耗，还对缓解环境污染中最严重的问题—CO2的排放而对导致的“温室效应”问题的缓解有积极作用，而且PPC具有完全可生物降解能力、良好的生物相容性和极低的氧透过率，能够作为可降解塑料使用，不会对环境造成污染，是一类具有发展前景的环境友好材料。但是由于聚碳酸亚丙酯(PPC)为非晶结构，醚键(C—O—C)的存在使得PPC主链链段容易绕醚键发生一定的振动和内旋转，大大的增加了链的柔性，且链间相互作用力小，力学性能较差，极大限制了PPC的应用范围。目前，PPC的综合性能还不能够完全满足工业加工及生活应用的要求，为拓展其应用领域，需要对其性能进行较大的改进。为提高聚碳酸亚丙酯的性能，国外内相继开展了聚碳酸亚丙酯的改性研究。其中，物理共混是改善聚碳酸亚丙酯性能的有效途径之一，而且这种方法对设备要求简单，操作方便，因而得到了广泛的研究。聚碳酸亚丙酯与天然大分子如壳聚糖、淀粉、纤维素和木质素等复合，与人工合成的高分子材料如聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯等共混，与无机材料如玻璃纤维、蒙脱土、纳米二氧化硅以及氧化石墨等进行共混复合等均有文献报道。孟跃中等(JAppl.Polym.Sci.，2006，99，782-787)制备了聚碳酸亚丙酯/木屑共混物，木屑的加入使得聚碳酸亚丙酯的拉伸强度提高了大约16％；李晓红等(JPolySciPartB：PolymPhys，2004，42，666)用木质纤维素纤维对聚碳酸亚丙酯进行改性研究，木质纤维素纤维的加入，使得共混物的玻璃化温度(共混物中含40wt％木质纤维素时，提高6.5℃)和热稳定性都得到了提高；虽然通过纤维素能够在一定程度上提高聚碳酸亚丙酯的性能，但由于纤维素和聚碳酸亚丙酯之间相容性较差，容易在基体中团聚，所以聚碳酸亚丙酯性能的改善并没有取得突破性进展，其应用仍然受到限制。中国专利CN103540114A公开了脂肪族聚碳酸酯树脂组合物，采用无定型二氧化硅与脂肪族聚碳酸酯组合，所得组合物的拉伸强度在35MPa，但是所得组合物的断裂伸长率低于200％，韧性比较差。中国专利CN103788613A公开了一种可降解的纳米二氧化硅/聚碳酸亚丙酯复合膜及其制备方法，所用纳米二氧化硅为气相疏水纳米二氧化硅，所得复合膜材料具有较高的玻璃化温度(35.2－42.1℃)，但其拉伸强度在7.63－12.97MPa之间，改性效果有限，而且使用了污染环境的有机溶剂进行共混，限制了其推广使用。纳米二氧化硅之所以对聚碳酸亚丙酯的改性效果比较差，主要原因在于纳米二氧化硅与聚碳酸亚丙酯极性不匹配，致使两者相容性不好，纳米二氧化硅在基体中不能有效地分散，影响了纳米二氧化硅纳米特性的体现。Chen等采用玻璃纤维对聚碳酸亚丙酯进行共混改性(JournalofReinforcedPlasticsandComposites，2010，29(10):1545-1550.)，加入10％的玻璃纤维，所得高强度复合材料的拉伸强度从17.32MPa提高了25.43MPa，最大热分解温度从290.8℃提高了293.2℃，但是断裂伸长率却从255.03％大幅度下降到了8.86％。Gao等采用纳米氧化石墨对聚碳酸亚丙酯进行改性(JournalofMaterialsChemistry，2011，21，17627–17630.)，加入少量的纳米氧化石墨就可以显著提高聚碳酸亚丙酯的力学性能。然而，这些填料价格昂贵，从而限制了这类高强度复合材料的推广使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料及其制备方法，本专利技术提供的聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料具有良好的力学性能以及热稳定性。本专利技术提供了一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料，其特征在于，由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成。优选的，所述聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体的质量比为(50～100)：(10～50)。优选的，所述PPC型聚氨酯弹性体按照如下方法进行制备：A)将聚碳酸亚丙酯二醇、二异氰酸酯、阻聚剂和催化剂混合，进行加热反应；B)将步骤A)的反应产物、阻燃剂和扩链剂混合进行真空脱气反应后，依次进行固化和熟化，得到PPC型聚氨酯弹性体。优选的，所述阻聚剂为磷酸，催化剂为辛酸亚锡，阻燃剂为甲基磷酸二甲酯，扩链剂为1，4-丁二醇，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。优选的，所述聚碳酸亚丙酯的数均分子量30000～200000Da。本专利技术还提供了一种上述聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料的制备方法，将聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体混合后进行熔融混炼、热压成型和冷压出模，得到聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料。优选的，所述熔融混炼的温度为160～220℃，时间为5～10min。优选的，所述热压成型的温度为150～200℃，时间为4～8min。与现有技术相比，本专利技术提供了一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料，由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成。本专利技术提供的高强度复合材料由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成，所述复合材料在具有良好的热稳定性的同时，其力学性能得到了明显提高，所用原料价廉易得，且制备方法工艺简单，便于推广应用。附图说明图1为实施例1～5以及对比例1～2制备得到的试样TG曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料，由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成。本专利技术提供的聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料以聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体为制备原料。其中，聚碳酸亚丙酯的数均分子量为30000～200000Da，优选为50000～180000Da。在本专利技术中，所述PPC型聚氨酯弹性体即为聚碳酸亚丙酯型聚氨酯弹性体。所述PPC型聚氨酯弹性体优选按照如下方法进行制备：A)将聚碳酸亚丙酯二醇、二异氰酸酯、阻聚剂和催化剂混合，进行加热反应；B)将步骤A)的反应产物、阻燃剂和扩链剂混合进行真空脱气反应后，依次进行固化和熟化，得到PPC型聚氨酯弹性体。在进行PPC型聚氨酯弹性体的制备时，本专利技术首先将聚碳酸亚丙酯二醇、二异氰酸酯、阻聚剂和催化剂混合，进行加热反应。具体的，所述聚碳酸亚丙酯二醇是由二氧化碳为起始原料，在引发剂和催化剂的作用下，与环氧丙烷共聚合成制得。制备方法为本领域技术人员公知的方法。在本专利技术中，所述聚碳酸亚丙酯二醇的数均分子量为3000～4000Da，聚碳酸亚丙酯二醇的羟基官能度为2～3，聚碳酸亚丙酯二醇分子内碳酸酯基团的摩尔分率为30％～40％。本专利技术首先本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料，其特征在于，由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸亚丙酯/PPC型聚氨酯弹性体高强度复合材料，其特征在于，由聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体制备而成。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚碳酸亚丙酯与PPC型聚氨酯弹性体的质量比为(50～100)：(10～50)。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述PPC型聚氨酯弹性体按照如下方法进行制备：A)将聚碳酸亚丙酯二醇、二异氰酸酯、阻聚剂和催化剂混合，进行加热反应；B)将步骤A)的反应产物、阻燃剂和扩链剂混合进行真空脱气反应后，依次进行固化和熟化，得到PPC型聚氨酯弹性体。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述阻聚剂为磷酸，催化剂为辛酸亚锡，阻燃剂为甲基磷酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳梦茹，宋丽娜，刘保华，冼文琪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44