完全可降解的聚合物复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可完全降解的聚甲基乙撑碳酸酯／聚乙烯醇复合材料及其制备方法。该复合材料采用可降解塑料聚甲基乙撑碳酸酯为基体，各种聚合度和醇解度的聚乙烯醇为填充材料，通过溶液共混的方法制备而成。复合材料中聚乙烯醇的重量百分含量可以在１０－４０％。本发明专利技术的复合材料，具有高于基体的玻璃化温度、机械强度和模量，且由于聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙烯醇都是可以完全降解的材料，所以该复合材料是可以完全生物降解的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可完全降解的聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇复合材料及其制备方法。
技术介绍
二氧化碳是全球公认的造成温室效应的主要气体，因此如何利用二氧化碳吸引着各国科学家的关注。目前比较成功的利用二氧化碳的技术就是采用特殊的工艺使二氧化碳与某些有机化合物聚合成可降解的聚合物塑料，从而一举解决温室效应和令各国科学家头疼的“白色污染”问题。聚合物共混是改善聚合物物理或化学性能的一种简单有效的方法，通过聚合物之间的相互作用可以使复合材料满足单一聚合物不能满足的某些要求。同时，混入廉价聚合物还可以降低复合材料成本，可谓一举多得。聚乙烯醇也是一种可以完全降解的聚合物，它具有很多优良的物理化学性质，比如，具有较高玻璃化温度、较高的力学性能和抗油溶性。但是聚乙烯醇是一种水溶性聚合物，这就大大限制了它的应用。因此，把聚乙烯醇混入不溶于水的基体中不但可以解决聚乙烯醇溶于水的问题，还可以大大提高复合材料的力学以及热性能。目前已经研发的可完全降解高分子材料不多，如聚乳酸、聚己内酯、聚羟基丁酸酯等，但价格昂贵，是普通塑料的3～5倍。本实验室利用新型高效催化剂由二氧化碳和环氧丙烷制备而成的聚甲基乙撑碳酸酯，是一种具有良好应用前景的可降解高分子材料，其成本与普通塑料接近。低分子量的聚甲基乙撑碳酸酯作为阻隔材料、发泡剂、黏合剂的研究已见报道。高分子量的聚甲基乙撑碳酸酯/天然纤维或无机填料等复合材料也已见报道。但聚甲基乙撑碳酸酯的玻璃化转变温度较低，机械性能较差，使它的应用范围受到限制。聚甲基乙撑碳酸酯的化学结构如下所示
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚合物复合材料及其制备方法，该复合材料在改善基体性能的同时，仍可实现完全生物降解。本专利技术的聚合物复合材料由聚甲基乙撑碳酸酯与聚乙烯醇复合而成，复合材料中聚乙烯醇的重量百分含量为10-40％。按照上述本专利技术的聚合物复合材料，其中的聚甲基乙撑碳酸酯的分子量一般为50000～150000。通常复合材料中的聚乙烯醇的聚合度为500～1700，醇解度为88％～99％。复合材料中的聚乙烯醇可以是选自各种不同聚合度和醇解度聚乙烯醇中的一种或一种以上；例如可以是工业牌号为0588、0599、1588、1599、1788和1799等的聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合物。根据本专利技术，聚合物复合材料中聚乙烯醇的重量含量优选为20-40％，可以使复合材料的力学和热学性能以及耐水性能达到最优化。当然也可以添加更多的聚乙烯醇，以得到更好的力学性能，但是更多的聚乙烯醇会使复合材料的耐水性能变差，应用场合受到限制。本专利技术的聚合物复合材料可通过以下方法制备以二甲基亚砜为溶剂将聚甲基乙撑碳酸酯与聚乙烯醇溶解，溶液总浓度在5％～10％重量/体积比(w/t)于温度为40-80℃下搅拌12～24小时，然后经溶液涂布、除去溶剂即得到所需的聚合物复合材料。本专利技术中，对复合材料性能影响最大的因素是填料聚乙烯醇的加入量，其它的因素对材料性能影响不大。脂肪族聚碳酸酯聚甲基乙撑碳酸酯是一种环境友好材料，它是二氧化碳和环氧丙烷的完全交替共聚物，二氧化碳结构在其主链结构中重量百分数为43％，聚甲基乙撑碳酸酯的制备过程就是一个消耗温室气体，减轻大气污染的过程。聚甲基乙撑碳酸酯的主链的酯键结构又赋予它可降解的特性。混入聚乙烯醇不但可以大大改善聚合物的力学和热学性能，又因聚乙烯醇价格低于聚甲基乙撑碳酸酯，还可以降低材料的成本。本专利技术以可降解塑料聚甲基乙撑碳酸酯为基体，各种聚合度和醇解度的聚乙烯醇为填充材料，通过将聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙烯醇溶解于二甲基亚砜或者其它可以溶解这两种聚合物的溶剂中，再经溶液涂布技术制成完全可降解的聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇复合材料。该复合材料具有高于基体(聚甲基乙撑碳酸酯)的玻璃化温度、机械强度和模量，且由于聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙烯醇都是可以完全降解的材料，所以该复合材料是可以完全生物降解的，是一种新型的可持续发展的绿色环保复合材料。为聚甲基乙撑碳酸酯的工业化应用开拓了新的途径。具体实施例方式以下通过具体实施例对本专利技术作进一步说明实施例1-5复合材料的组成与性能如表1所示。将聚甲基乙撑碳酸酯和牌号为1588的聚乙烯醇在60℃下溶于二甲基亚砜中，总浓度为5～10％(w/v)。机械搅拌12～16小时，将溶液倾倒在覆有PET薄膜的玻璃板上，60℃普通烘箱和120℃真空烘箱中烘除溶剂。所得复合材料薄膜裁成75×5mm的竖条进行力学性能和热性能测试。表1 聚乙烯醇1588与聚甲基乙撑碳酸酯复合材料的组成及性能 权利要求1.一种聚合物复合材料，其特征是该复合材料由聚甲基乙撑碳酸酯与聚乙烯醇复合而成，复合材料中聚乙烯醇的重量百分含量为10-40％。2.按照权利要求1所述的聚合物复合材料，其特征是复合材料中的聚甲基乙撑碳酸酯的分子量为50000～150000。3.按照权利要求1所述的聚合物复合材料，其特征是复合材料中聚乙烯醇的重量百分含量为20-40％。4.按照权利要求1，2或3所述的聚合物复合材料，其特征是复合材料中聚乙烯醇的聚合度为500～1700，醇解度为88％～99％。5.按照权利4所述的聚合物复合材料，其特征是复合材料中的聚乙烯醇为选自各种不同聚合度和醇解度聚乙烯醇中的一种或一种以上。6.权利要求1-5之一所述的聚合物复合材料的制备方法，以二甲基亚砜为溶剂将聚甲基乙撑碳酸酯与聚乙烯醇溶解，溶液总浓度在5％～10％重量/体积比，于温度为40-80℃下搅拌12～24小时，然后经溶液涂布、除去溶剂即得到所需的聚合物复合材料。全文摘要本专利技术涉及一种可完全降解的聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇复合材料及其制备方法。该复合材料采用可降解塑料聚甲基乙撑碳酸酯为基体，各种聚合度和醇解度的聚乙烯醇为填充材料，通过溶液共混的方法制备而成。复合材料中聚乙烯醇的重量百分含量可以在10－40％。本专利技术的复合材料，具有高于基体的玻璃化温度、机械强度和模量，且由于聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙烯醇都是可以完全降解的材料，所以该复合材料是可以完全生物降解的。文档编号C08L69/00GK1687234SQ20051003417公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月20日 优先权日2005年4月20日专利技术者孟跃中, 曹永鑫, 肖敏, 诸泉, 王勋林 申请人:中山大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物复合材料，其特征是该复合材料由聚甲基乙撑碳酸酯与聚乙烯醇复合而成，复合材料中聚乙烯醇的重量百分含量为１０－４０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟跃中，曹永鑫，肖敏，诸泉，王勋林，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]