一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚合物加工技术领域，公开了一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料及其制备方法。本发明专利技术制备方法通过将聚甲基乙撑碳酸酯和可降解改性剂熔融后经微层共挤出制备得到。本发明专利技术还提供上述制备方法得到的可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料。本发明专利技术采用两种可生物降解高分子材料，其中一种为聚甲基乙撑碳酸酯，另一种为生物降解改性剂或PPC/生物降解改性剂共混物，分别由两台挤出机供料，经过交替叠加共挤机头后，制备得到叠加的层数可高达128层的复合材料，其力学性能、阻隔性能得到提高，且完全生物降解，拓宽了纯聚甲基乙撑碳酸酯在包装领域内的应用。本发明专利技术制备方法工艺简单、易于调控、成本低廉。

A biodegradable polymethylethoethylene carbonate based microlayer co extrusion composite and its preparation method

The invention belongs to the field of polymer processing technology, and discloses a biodegradable polymethyl ethyl carbonate based microlayer coextrusion composite material and a preparation method. The preparation method of the invention is prepared by CO extrusion of polymethyl ethyl carbonate and degradable modifier through a micro layer. The invention also provides a biodegradable polymethylethylene carbonate based microlayer coextrusion composite obtained by the preparation method. The invention adopts two kinds of biodegradable polymer materials, one of which is a kind of poly methyl ethylene carbonate, a biodegradable modifier or biodegradable PPC/ modifier, respectively, by two extruders feeding, by alternately coextrusion die, the prepared composite additive the number can be as high as 128 layer, the mechanical properties and barrier properties are improved, and completely biodegradable, broaden the application of pure poly methyl ethylene carbonate in the packaging field. The preparation method of the invention is simple, easy to control and low in cost.

【技术实现步骤摘要】
一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料及其制备方法
本专利技术属于聚合物加工
，特别涉及一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料及其制备方法。
技术介绍
当前，随着“温室效应”、“白色污染”等环境问题日益突出，可降解、可再生的高分子材料得到越来越多的关注与重视。聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)是由温室气体二氧化碳(CO2)和环氧丙烷合成的脂肪聚酯，其在合成过程可消耗二氧化碳而且可以完全生物降解，是一种“双向绿色”的环保高分子材料。PPC分子链柔顺性大，易于加工，拥有很好的阻隔性能，在代替石油基阻隔材料乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等传统包装材料的应用上具有广阔的前景。然而PPC因其玻璃化温度低，热稳定性和力学性能较差而使其在实际应用中受到极大的限制。采用共混改性的方法对提高PPC的力学强度、热稳定性和阻隔性能有一定效果，但改善的幅度不大。因为在共混体系中，各组分是一般是以分散相或者连续相的形态存在，因此较难确保良好的分散性和两相相互作用，这严重限制了共混体系综合性能的进一步提高。研究发现，通过微层共挤出技术可以制备层数达成百上千的交替多层复合材料，其各组分的相形态始终呈现层状结构，且交替叠加排列，这赋予了微层复合材料独特的力学、阻隔、光学、阻尼和电磁性能。当前，国内外采用微层共挤方法对聚甲基乙撑碳酸酯进行改性的研究报道极少，因此，采用微层共挤出方法来改性聚甲基乙撑碳酸酯的技术仍有待改进。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料。本专利技术复合材料力学性能、阻隔性能得到提高，且完全生物降解。本专利技术另一目的在于提供一种上述可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，通过将聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和可降解改性剂熔融后经微层共挤出制备得到。所述可降解改性剂包括可降解塑料，包括但不限于聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、淀粉和纤维素中的至少一种。当所述可降解改性剂包括聚乙烯醇(PVA)时，还包括丙三醇。所述的熔融微层共挤出具体通过：将聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和可降解改性剂分别由两台挤出机挤出后经过多层倍增器交替叠加，再由口模进行定型实现；或者将聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)，和聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/可降解改性剂混合物分别由两台挤出机挤出后经过多层倍增器交替叠加，再由口模进行定型实现。上述制备方法具体为将所述组分经挤出机挤出后分别进入共挤出机的叠加原件中，叠加得到2n+1层，经定型得到复合材料。当采用聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和可降解改性剂分别单独作为两个组分时，所述聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和可降解改性剂的质量比为50:50～95:5。当采用聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)为其中一个组分，聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/可降解改性剂混合物作为另一个组分时，混合物中所述聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和可降解改性剂的质量比为5:95～95:5。当体系中含有丙三醇时，所述丙三醇的用量为1～5phr。当采用聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)为其中一个组分，聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/可降解改性剂混合物作为另一个组分时，所述混合物先采用螺杆挤出机进行共混改性。当所述可降解改性剂与PPC相容性不好或加工温度相差较大时(如PVA)，可通过添加增溶剂或增塑剂从而提高两者的相容性和加工性能，优选为丙三醇，其用量优选为1～5phr。本专利技术还提供上述制备方法得到的可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料。微层共挤技术可以将力学性能、阻隔性能较好的聚合物以连续层或高纵横比的间歇片层的形态存在于其他组分中，有效延长气体小分子在聚合物中的扩散路径，从而提高复合材料的力学性能和阻隔性能。本专利技术采用两种可生物降解高分子材料，其中一种为聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)，另一种为生物降解改性剂或PPC/生物降解改性剂共混物，分别由两台挤出机供料，经过交替叠加共挤机头后，制备得到叠加的层数可高达128层的复合材料，其力学性能、阻隔性能得到提高，且完全生物降解，拓宽了纯聚甲基乙撑碳酸酯在包装领域内的应用。本专利技术制备方法工艺简单、易于调控、成本低廉。附图说明图1为实施例1微层共挤装置示意图。其中，A，B为挤出机，C为供料块，D为层倍增器，E为机头口模。图2为实施例1的16层PPC/PLA微层共挤复合材料的SEM图。图3为实施例2的32层PPC/PLA微层共挤复合材料的SEM图。图4为实施例3的128层PPC/PLA微层共挤复合材料的SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。其中，PPC购自河南天冠集团有限公司，数均分子量为10.71×104；PLA购自美国NatureWroks公司，牌号为4032D；PVA购自上海影佳实业发展有限公司，牌号为0588；PPC、PLA、PVA均可以选用其他厂家生产的结构相同的产品。实施例1：称取700克PPC，300克PLA，分别加入到两台单螺杆挤出机中，加入PPC的螺杆挤出机机筒温度为160～170℃，加入PLA的螺杆挤出机机筒温度为170～175℃，层倍增器和共挤机头口模的温度设置为175℃，两台螺杆挤出机的转速均为20转/分钟。采用2套分层单元的层倍增器，挤出得到16层的PPC/PLA微层共挤复合材料。挤出后得到的片状微层共挤复合材料立即放入平板硫化机中，在10MPa压力下模压成不同的片材和薄膜，制备成标准样条。根据GB/T1040-2006进行力学拉伸性能测试；根据GB/T1037-1988进行水蒸气透过率测试；根据GB/T1038-2000进行氧气透过率测试。记录测试结果。微层共挤装置示意图见图1。实施例2：共挤工艺过程与实施例1基本相同，所不同的是分层单元的数量不同。本实施例中，采用3套分层单元的层倍增器，挤出得到32层的PPC/PLA微层共挤复合材料。实施例3：共挤工艺过程与实施例1基本相同，所不同的是分层单元的数量不同。本实施例中，采用5套分层单元的层倍增器，挤出得到128层的PPC/PLA微层共挤复合材料。实施例1～3所得到产品的拉伸性能数据、阻隔性能数据(氧气透过系数、水蒸气透过系数)如下表1所示，并与纯PPC料进行对比。对实施例1～实施例3的PPC/PLA微层共挤复合材料进行观察，SEM图见图2～图4。表1PPC/PLA微层共挤复合材料的性能参数实施例4：称取450克PPC，50克PVA，15克丙三醇，加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机最高加热区温度为170℃，机头温度为140℃，螺杆挤出机的转速为80转/分钟，挤出后切粒，得到PPC/PLA共混物粒料。将其与500克PPC分别加入到两台单螺杆挤出机中，加入PPC的螺杆挤出机机筒温度为160～170℃，加入PPC/PLA共混物料的螺杆挤出机机筒温度为170～175℃，层倍增器和共挤机头口模的温度设置为175℃，两台螺杆挤出机的转速均为20转/分钟。采用3套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，其特征在于通过将聚甲基乙撑碳酸酯和可降解改性剂熔融后经微层共挤出制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，其特征在于通过将聚甲基乙撑碳酸酯和可降解改性剂熔融后经微层共挤出制备得到。2.根据权利要求1所述的可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，其特征在于：所述可降解改性剂包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚己内酯、淀粉和纤维素中的至少一种。3.根据权利要求2所述的可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，其特征在于：当所述可降解改性剂包括聚乙烯醇时，还包括丙三醇。4.根据权利要求3所述的可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，其特征在于：所述丙三醇的用量为1～5phr。5.根据权利要求1所述的可降解聚甲基乙撑碳酸酯基微层共挤复合材料的制备方法，其特征在于：所述的熔融微层共挤出具体通过：将聚甲基乙撑碳酸酯和可降解改性剂分别由两台挤出机挤出后经过多层倍增器交替叠加，再由口模进行定型实现；或者将聚甲基乙撑碳酸酯，和聚甲基乙撑碳酸酯/可降解改性剂混合物分别由两台挤出机挤出后经过多层倍增器交替叠加，再由口模进行定型实现。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋果，徐景活，陈梁，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44