一种聚乙醇酸树脂挤出复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙醇酸树脂挤出复合材料及其制造方法，该聚乙醇酸树脂挤出复合材料中含有60～80%wt聚乙醇酸树脂、5～10%wt无机填料和15～30%wt的增强材料，经过对无机填料和增强纤维进行表面处理之后，在单螺杆和双螺杆挤出机中蜜炼后，经双螺杆挤出机的机头模具挤出定型成型，随后在一定温度的氮气下退火定型，得到聚乙醇酸挤出复合材料的成型模制件，该模制件可以加工成各种各型的密封件，这些密封件广泛用于石油化工、机械传动的密封。

A polyglycolic acid resin extrusion composite and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙醇酸树脂挤出复合材料及其制造方法
本专利技术属于高分子材料制造领域，它涉及聚乙醇酸树脂挤出的生物降解性，以及在成型性、机械特性方面性能优异，还存在具有优质的耐热性和水解性的聚乙醇酸树脂挤出复合材料及其制造方法。
技术介绍
脂肪族聚乙醇酸类材料是研究最多、应用最广的合成高分子材料，尤其是聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯及其共聚物。大量的研究表明，脂肪族聚乙醇酸类材料具有良好的生物降解性和生物相容性。聚乙醇酸（又称聚羟基乙酸或聚乙交酯，是聚羟基脂肪酸酯中最简单的线性聚乙醇酸，其化学结构如下：聚乙醇酸最初的原料是乙醇酸，广泛存在于自然界，尤其甘蔗、甜菜以及未成熟的葡萄汁内。因其分离提纯难度大，目前工业上都是通过有机合成的方法得至。聚乙醇酸是结晶型的聚合物，结晶度为46～52%，密度为1.5～1.64g/cm3，玻璃化转变温度为36℃左右，熔点约为224℃，高分子量聚乙醇酸力学性能良好。因聚乙醇酸是致密结晶聚合物，除六氟异丙醇以外，几乎不溶于所有的有机溶剂。聚乙醇酸是一种热塑性线性聚乙醇酸，具有一定的可加工性能，能用通用的设备挤出、挤出、纺丝、吹塑。聚乙醇酸它来源于α-羟基酸，即乙醇酸，乙醇酸是正常人体在新陈代谢过程中产生的，乙醇酸的聚合物就是聚乙醇酸(PGA)。聚乙醇酸是一种具有良好生物降解性和生物相容性的合成高分子材料，与传统的性能稳定的高分子材料，例如塑料、橡胶等不同，聚乙醇酸作为材料在使用到一定时间后逐渐降解，并最终变成对人体、动植物和自然环境无害的水和氮气。聚乙醇酸的应用主要表现在生物医学和生态学两个方面。聚乙醇酸的生物医学应用主要表现在医用缝合线、药物控释载体、骨折固定材料、组织工程支架、缝合补强材料。聚乙醇酸在生态学上的应用是作为对环境有益的完全可生物降解性塑料取代在塑料工业中广泛应用的生物稳定的通用塑料。聚乙醇酸主要用作缓释体系，控制除草剂的释放速度。使用聚乙醇酸塑料农用薄膜最明显的优点是不会像目前大量使用的聚乙烯和聚氯乙烯那样造成环境污染，这种薄膜在使用几年后可自动降解，不会污染土地和水源。聚乙醇酸塑料还可用作林业木材、水产用材和土壤、沙漠绿化的保水材料。聚乙醇酸与聚乳酸等其他生物降解性塑料相比，其为拉伸强度、拉伸率、弯曲强度、弯曲弹性率、硬度、挠性、耐热性等非常优秀的结晶性树脂挤出，属于拥有能够匹敌或者超越通用阻气性树脂挤出的阻气性的生物降解性塑料。聚乙醇酸利用挤出成型而可以成形为薄膜或薄片。聚乙醇酸树脂挤出，以下称为“PGA”，以及聚乳酸树脂挤出，以下称为“PLA”等脂肪族聚酯由于会被存在于土壤和海洋中等自然界里的微生物或酶进行分解，因此作为一种对于环境负担较小的生物降解性高分子材料而备受瞩目。此外，脂肪族聚酯由于具有生物体内分解吸收性，因此也被作为手术用缝合线和人造皮肤等医疗用高分子材料而利用。即便在脂肪族聚酯当中，PGA以在拥有优秀的机械强度的同时，在阻氧气性、阻隔碳阻气性、阻隔水蒸气性等阻气性和芳香阻气性上也很优异。PGA以拥有很高的熔点，能够进行熔融成型，因此作为很适合实用的生物降解性树脂挤出，试图展开单独或者与其他树脂挤出材料等进行复合化而用途。也就是说PGA以为，作为利用挤出成型、挤出成型、压缩成型、吹塑成型等常用的树脂挤出成型方法来成形为产品的成型材料，还有作为容易氧化变质的食品等的包装材料、和容易堆肥，对于环境负担下的包装材料，再加上，充分利用其强度和降解性，在使用后放置于地底里能够令其分解等，因此也作为用于形成生产页岩油等石油或页岩气等天然气的钻井用井下工具或者其构件的材料，也是备受人们期待。然而，PGA以由于作为生物降解性的根源的水解性，在熔融加工过程中，分子量会降低，此外，难以在高温高湿环境下长时间使用。还有PGA因为结晶化速度较快而在成型物上生成厚实的波纹，或在与其他热可塑性树脂挤出进行复合化的成型加工之际，难以进行延伸成型等，在成型加工或产品外观上发生问题。由于具有立体形状和复杂形状的树脂成型物通常通过挤出成型而实现成型。通过挤出成型，可以大量生产具有期待形状的成型物。然而，在通过挤出成型来制造要求高精度尺寸的成型物的时候，需要具有高精度尺寸的高价模具。由于挤出成型后的收缩和残留应力而容易变形，因此需要根据成型物的形状和树脂材料的特性等，对模具形状进行精密地调整。在挤出成型中，由于不合格率较高，因此会导致产品的制造成本变高。另外在挤出成型中，由于存在收缩和残留应力，因此难以形成厚度大的成型物。为了得到具有立体形状和复杂形状的成型品，已知有这样一种方法：对树脂材料进行挤出成型，制作具有平板、圆棒、导管、异形品等各种形状的机械加工用材料，有时称为“切削加工用材料”，在该机械加工用材料上进行切削、钻孔、切断等机械加工，从而形成拥有期待形状的二次成型物。对机械加工用材料进行机械加工的方法具有以下优点：不需要高价的模具，从而能够在相对低的成本下制造生产量较少的成型物；能够应对成型物规格频繁的变化；得到尺寸精度高的成型物；制造不适合用于挤出成型的、拥有复杂形状和较大厚度的成型物等。然而，并不是说任何树脂材料和挤出成型物都适合用作机械加工用材料。机械加工用材料，例如需要满足下列高标准特性：厚实且机械加工特性优异、残留应力较小、不会因为机械加工时产生的摩擦热而导致过度的发热，从而引发变形或变色、能够在高精度条件下进行机械加工等。高分子材料的机械加工中，通常直接使用用于金属材料的大部分的加工方法。而即便是挤出成型物，常见的薄膜或薄片、软管等薄壁且柔软性高的物质也不适合进行切削加工等机械加工。即便是拥有厚实或直径较大的平板或者圆棒等形状的挤出成型物中，在挤出成型时残留应力过大的挤出成型物容易在机械加工时或机械加工后发生变形，难以得到高精度尺寸的二次成型物。残即便是减轻了残留应力的挤出成型物，若是在切削、钻孔、切断等机械加工时容易发生裂纹或裂痕的物质，则也不适用于机械加工用材料。要利用挤出成型而得到具有适合机械加工特性的机械加工用材料，需要在树脂材料的选择、挤出成型方法等上花费功夫。为此，一直以来，人们就使用包含通用树脂或工程塑料的树脂材料、制造适合于机械加工用材料的挤出成型物的挤出成型方法提出了各种各样的方案。然而，由于人们对于资源限制的关心程度日益提高，因此在从包含页岩油等石油和页岩气等燃气等碳化氢资源的地层回收作业也有更深层次的进化，对于该碳化氢资源，在本专利技术中有时仅称为“石油”，为此对于井下工具或其构件，也就是对于井下工具所需物理特性有了更加严格的要求。所述井下工具或其构件用于形成、修复将被设置的钻井即地下挖掘坑，或是促进资源的回收例如，在超过地下1000迷的页岩层等以大致水平的形式铺设形成的水平坑井中就普及了水压破碎法伴随着钻井的高深度化，密封因水压破碎而形成的穿孔状切的井下工具即封堵球、和用于实施水压破碎而设置在地下挖掘坑里的井下工具即炮栓、桥塞、封隔器等密封塞为：密封了地下挖掘坑前端附近的地方以及此前进行过水压破碎的地方，在重新或者再次实施水压破碎，形成穿孔之后，被回收或者被破坏，而用于井下钻井的延长或之后其他地方的水压破碎。由此，对密封塞等井下工具和具备于该工具的井下工具构件要求在具有拉伸强度等耐于水压破碎和敷设的强度的同时，也要求具有回收或者破坏时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙醇酸树脂挤出复合材料，其特征在于：所述聚乙醇酸树脂挤出复合材料含有60～80%wt聚乙醇酸树脂、5～10%wt无机填料和15～30%wt的增强材料。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙醇酸树脂挤出复合材料，其特征在于：所述聚乙醇酸树脂挤出复合材料含有60～80%wt聚乙醇酸树脂、5～10%wt无机填料和15～30%wt的增强材料。2.根据权利要求1所述的聚乙醇酸树脂挤出复合材料，其特征在于：所述无机填料为纳米级的二氧化硅或石英粉末。3.根据权利要求1所述的聚乙醇酸树脂挤出复合材料，其特征在于：所述增强材料为碳纤维、陶瓷纤维或玻璃纤维。4.一种如权利要求1至3中任一项所述的聚乙醇酸树脂挤出复合材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）在无机填料中加入含有0.6～1.8%wtβ-(3，4-环氧环已基)乙基三甲氧基硅烷的无水乙醇溶液，在高速搅拌机的搅拌下，混合均匀，置入温度为80～90℃的排气烘箱中，将无机填料干燥2～3h；（2）在可以加热的夹套搅拌容器中，加入重均分子量为30～50万、分子量分布系数为1.81～1.83的聚乙醇酸树脂粉末，再加入50～60℃含有分散染料0.2～1.2g/L、分散剂O0.5～1g/L和98％冰醋酸0.5～1.5g/L的水溶液，接着在搅拌速率为30～60rpm的条件下，以0.8～1.0℃/min的温升速率逐渐至130℃，在该温度条件下，保温1～3h，随后将含有烧碱(36°Be)6ml/L、保险粉2.5g/L和分散剂0.1～0.5g/L的水溶液，加入搅拌容器中，在搅拌速率为10～30rpm的条件下，搅拌18～38min，过滤，滤饼用无氧去离子水反复洗涤4～6次，置入温度为80～90℃的真空烘箱中，在真空度为-0.08～-0.09MPa的条件下，干燥24～36h；（3）将步骤（1）处理过的无机填料，加入到步骤（2）得到的聚乙醇酸树脂中，在高速搅拌机中搅拌30～45min；（4）将步骤（3）得到的含有无机填料的聚乙醇酸树脂与用0.6～1.8%wtβ-(3，4-环氧环已基)乙基三甲氧基硅烷的无水乙醇溶液处理过的增强材料，输入单螺杆挤出机蜜炼后，复合材料经单螺杆挤出机机头熔体管道直接输入双螺杆挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈逊，
申请(专利权)人：陈逊，
类型：发明
国别省市：四川,51