一種共混納米複合材料及其製備方法

2023-09-17 06:05:20 1

專利名稱：一種共混納米複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於塑料生產技術領域，特別涉及一種共混納米複合材料及其製備方法。 背景技術：
隨著經濟的發展，本來已比較短缺的能源更趨緊張，日趨減少的不可再生資源更顯貧乏，脆弱的環境問題日加嚴峻，因此從可持續發展的視角，節約能源和資源的替代已成為形勢所迫，是一股不可抗拒的潮流，在這樣的歷史背景下，生物降解塑料的研發和加快實用化、產業化進程已成為全球矚目的熱點。聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)是兩種極其重要的可降解材料，具有良好的生物兼容性和生物降解性。但PLA材料具有親水性差，細胞吸附力較弱，性脆，降解速度難以控制，價格高等缺點。多面體齊聚矽倍半氧烷(POSS)作為一種新型的有機-無機納米雜化材料，可通過其頂角的活性官能團(如乙烯基、環氧基、氨基、羧基等)經開環聚合、活性自由基聚合、無規共聚等反應引入到聚合物中，並通過調整頂角有機基團類型與活性基團類型和活性大小可以控制聚合物體系的立體化學結構，以提高聚合物的使用溫度、分解溫度、韌性和力學性能等。熱塑性彈性體(TPE)是一種常用的共混改性增韌材料。為了克服PLA材料疏水性及脆性，採用價格低廉的PVA材料與其共混改性，使材料達到一個所需的綜合性能，消除單一組分的性能弱點，並可大大降低材料成本，將產生客觀的經濟效益。
發明內容
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種生產成本低、產品質量好的共混納米複合材料及其製備方法。本發明是通過如下技術方案實現的:
一種共混納米複合材料，以聚乳酸和聚乙烯醇為原料，其特徵在於:在聚乳酸和聚乙烯醇中添加多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體，將上述物料混合分散，經過熔融共混、擠出、冷卻造粒製得。本發明的更優方案為:
所述聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體的重量配比為20%:60%: 7%: 13%，其中，熱塑性彈性體中含有佔物料總重量3%的增容劑TPE-g-MAH。本發明所述的共混納米複合材料的製備方法，包括如下步驟:
(1)在18(T19(TC下，將多面體齊聚矽倍半氧烷置於高速混合機中預分散；
(2)將高速混合機溫度冷卻至8(T90°C後，加入聚乳酸、聚乙烯醇和熱塑性彈性體的混合物，將上述物料混合；
(3)將混合後的物料加入雙螺杆擠出機擠出造粒得到產品，螺杆各區溫度為16(T200°C，螺杆轉速為20 80rpm。其中，步驟(I)中，多面體齊聚矽倍半氧烷的預分散時間為IOmin ;步驟(2)中，物料混合時間為IOmin。本發明將熱塑性彈性體和多面體齊聚倍半矽氧烷為填充改性劑，通過分散預處理，提高了多面體齊聚倍半矽氧烷的分散性和PLA/PVA複合材料的熱穩定性及耐水性，改善了螺杆擠出的加工性能，並在PLA/PVA中產生新晶相，提高了製品的質量。本發明操作簡單，生產成本低，產品質量好，有效地增強了納米材料與PLA/PVA基體間的界面作用，提高了複合材料的力學性能，增強了多面體齊聚矽倍半氧烷的成核性，提高了複合材料的結晶溫度。
具體實施方式
實施例:
主要包括如下步驟:
(1)採用高速混合機，在180至190攝氏度溫度下，對聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體四元體系中重量份佔7%的多面體齊聚矽倍半氧烷預分散10分鐘。(2)將高速混合機溫度冷卻至80至90攝氏度，加入重量份為20%的聚乳酸，重量份60%的聚乙烯醇，重量份為13%熱塑性彈性體混合物(其中含有重量份為3%的熱塑性彈性體增容劑TPE-g-MAH)，混合10分鐘。(3)將混合後的物料加入雙螺杆擠出機擠出造粒，螺杆各區溫度在160到200攝氏度，螺杆轉速20~80rpm。本發明的先進性表現在採用聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體四元納米複合材料，克服了普通生物降解產品在耐高溫、耐溼的情況下，幹、溼強度不高的缺點，使用熱塑性彈性體起到複合材料的增韌作用。另外產品使用增容劑TPE-g-MAH，能有效地增強納米材料與PLA/PVA基體間的界面作用，提高複合材料的力學性能，增強了多面體齊聚矽倍半氧烷的成核性，提高複合材料的結晶溫度。
權利要求
1.一種共混納米複合材料，以聚乳酸和聚乙烯醇為原料，其特徵在於:在聚乳酸和聚乙烯醇中添加多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體，將上述物料混合分散，經過熔融共混、擠出、冷卻造粒製得。
2.根據權利要求1所述的共混納米複合材料，其特徵在於:所述聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體的重量配比為20%: 60%: 7%: 13%，其中，熱塑性彈性體中含有佔物料總重量3%的增容劑TPE-g-MAH。
3.根據權利要求1所述的共混納米複合材料的製備方法，其特徵為，包括如下步驟:(I)在18(T19(TC下，將多面體齊聚矽倍半氧烷置於高速混合機中預分散；(2)將高速混合機溫度冷卻至8(T90°C後，加入聚乳酸、聚乙烯醇和熱塑性彈性體的混合物，將上述物料混合；(3)將混合後的物料加入雙螺杆擠出機擠出造粒得到產品，螺杆各區溫度為16(T200°C，螺杆轉速為20 80rpm。
4.根據權利要求3所述的共混納米複合材料的製備方法，其特徵在於:步驟(I)中，多面體齊聚娃倍半氧燒的預分散時間為lOmin。
5.根據權利要求3所述的共混納米複合材料的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中，物料混合 時間為IOmin。
全文摘要
本發明屬於塑料生產技術領域，特別公開了一種共混納米複合材料及其製備方法。該共混納米複合材料，以聚乳酸和聚乙烯醇為原料，其特徵在於在聚乳酸和聚乙烯醇中添加多面體齊聚矽倍半氧烷和熱塑性彈性體，將上述物料混合分散，經過熔融共混、擠出、冷卻造粒製得。本發明操作簡單，生產成本低，產品質量好，有效地增強了納米材料與PLA/PVA基體間的界面作用，提高了複合材料的力學性能，增強了多面體齊聚矽倍半氧烷的成核性，提高了複合材料的結晶溫度。
文檔編號B29B9/06GK103087486SQ201310033209
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者王保民, 劉豐田, 萬向毅 申請人:山東省塑料研究開發中心