一種改性的聚(β-羥基丁酸酯)復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對(duì)聚(β-羥基丁酸酯)改性技術(shù)領(lǐng)域，也涉及可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，生物基聚合物材料被用在不同的領(lǐng)域來緩解不可降解塑料制品帶來的環(huán) 境污染問題。
[0003] 聚(β-羥基丁酸酯）（ΡΗΒ)作為微生物合成的生物可降解材料吸引了廣泛的關(guān)注， ΡΗΒ是一種結(jié)晶度高、結(jié)晶速率快，較脆并且降解速率比較慢的材料，這限制了ΡΗΒ的使用。 ΡΗΒ相對(duì)不是很高的分子量，也使得其在加工過程中展現(xiàn)出較低的熔體強(qiáng)度，這也限制了 ΡΗΒ材料最終的使用范圍。
[0004]纖維素基材料由于其廣泛的原材料來源和環(huán)境友好的特性而被大量研究，乙基纖 維素 (E C )作為典型的纖維素衍生物，具有熱塑性、高機(jī)械強(qiáng)度、良好的耐熱性以及熱穩(wěn)定 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)上述缺陷提供一種基于乙基纖維素改性的聚(β_羥基丁酸酯）的復(fù)合 材料的制備方法，以改變不相容共混體系的相容性和界面性質(zhì)，最后改變基體聚合物的最 終性能。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案是:將干燥的乙基纖維素(EC)與聚(β-羥基丁酸酯）（ΡΗΒ)置于密 煉機(jī)中，在密煉機(jī)的溫度為180°C、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90 rpm的條件下，熔融共混取得到乙基纖維 素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的復(fù)合材料。
[0007] 本發(fā)明利用乙基纖維素（EC)作為分散相，采用合適的工藝與聚（β-羥基丁酸酯） (ΡΗΒ)熔融共混，使EC均勻分散于生物可降解聚酯ΡΗΒ基體中，制備出高性能綠色聚合物材 料，在纖維素基復(fù)合材料中，EC影響基體聚合物的晶體形態(tài)和結(jié)晶速率，甚至改變不相容共 混體系的相容性和界面性質(zhì)，最后改變基體聚合物的最終性能，從而控制復(fù)合材料的力學(xué) 性能、結(jié)晶度和晶體形態(tài)。
[0008] 進(jìn)一步地，為了使復(fù)合材料中EC的質(zhì)量百分含量可在1~20%中調(diào)節(jié)，所述乙基纖維 素與聚(β-羥基丁酸酯）的投料質(zhì)量比為1~25:100。當(dāng)復(fù)合材料中EC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，復(fù)合 材料的力學(xué)性能最佳。當(dāng)復(fù)合材料中EC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，復(fù)合材料出現(xiàn)逾滲行為。而當(dāng)復(fù) 合材料中EC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~20%時(shí)，復(fù)合材料的結(jié)晶度和晶體形態(tài)發(fā)生變化。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的復(fù)合材料的 掃描電鏡圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例3制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的復(fù)合材料的 掃描電鏡圖。
[0011] 圖3為實(shí)施例1，實(shí)施例2，實(shí)施例3和對(duì)比例1的制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥 基丁酸酯）的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度性能對(duì)比圖。
[0012] 圖4為實(shí)施例1，實(shí)施例2,實(shí)施例3和對(duì)比例1的制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥 基丁酸酯）的復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度性能對(duì)比圖。
[0013] 圖5為實(shí)施例1，實(shí)施例2,實(shí)施例3和對(duì)比例1制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥基 丁酸酯）的復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量性能對(duì)比圖。
[0014] 圖6為實(shí)施例1，實(shí)施例2,實(shí)施例3和對(duì)比例1制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥基 丁酸酯）的復(fù)合材料的損耗模量性能對(duì)比圖。
[0015] 圖7為本發(fā)明制備的乙基纖維素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的復(fù)合材料在不同溫度 下的球晶形態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，但這些實(shí)施例的目的并不 在于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在這些實(shí)施例中，除另有說明外，所有百分含量均以重量計(jì)。 [0018] -、生產(chǎn)實(shí)施例： 實(shí)施例1: 1、首先將乙基纖維素(EC)與聚(β-羥基丁酸酯）（ΡΗΒ)置于真空干燥箱中，于60°C條件 下干燥24h，冷卻至室溫，將質(zhì)量比為1:99的EC與PHB置于密煉機(jī)中，控制密煉機(jī)溫度為180 °C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90 rpm，熔融共混5 min后，即得到乙基纖維素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的 復(fù)合材料。
[0019] 2、使用微型注塑機(jī)將出料注射成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型（32 mmX4 mmX 2 mm)和標(biāo)準(zhǔn)矩形 (80 mmX 10 mmX4 mm)樣條用于拉伸性能和沖擊性能的測(cè)試。注射工藝為:料筒溫度180 °C，模具溫度30°C，注射壓力600 bar，保壓壓力500 bar。
[0020] 實(shí)施例2: 1、首先將EC與PHB置于真空干燥箱中，于60°C條件下干燥24h，冷卻至室溫，將質(zhì)量比為 5:95的EC與PHB置于密煉機(jī)中，控制密煉機(jī)溫度為180°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90rpm，熔融共混5 min后，即得到乙基纖維素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的復(fù)合材料。
[0021] 2、使用微型注塑機(jī)將出料注射成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型（32 mmX4 mmX2 mm)和標(biāo)準(zhǔn)矩形 (80 mmX 10 mmX4 mm)樣條用于拉伸性能和沖擊性能的測(cè)試。注射工藝為:料筒溫度180 °C，模具溫度30°C，注射壓力600 bar，保壓壓力500 bar。
[0022] 實(shí)施例3: 1、首先將EC與PHB置于真空干燥箱中，于60°C條件下干燥24h，冷卻至室溫，將質(zhì)量比為 20:80的EC與PHB置于密煉機(jī)中，控制密煉機(jī)溫度為180°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90rpm，熔融共混5 min后，即得到乙基纖維素改性的聚(β-羥基丁酸酯）的復(fù)合材料。
[0023] 2、使用微型注塑機(jī)將出料注射成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型（32 mmX4 mmX 2 mm)和標(biāo)準(zhǔn)矩形 (80 mmX 10 mmX4 mm)樣條用于拉伸性能和沖擊性能的測(cè)試。注射工藝為:料筒溫度180 °C，模具溫度30°C，注射壓力600 bar，保壓壓力500 bar。
[0024] 對(duì)比例1: 1、首先PHB置于真空干燥箱中，于60°C條件下干燥24h，冷卻至室溫，將PHB置于密煉機(jī) 中，控制密煉機(jī)溫度為180°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90 rpm，熔融混合5 min后，即得到純聚(β-羥基丁 酸酯)材料。
[0025] 2、使用微型注塑機(jī)將出料注射成標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型（32 mmX4 mmX 2 mm)和標(biāo)準(zhǔn)矩形 (80 mmX 10 mmX4 mm)樣條用于拉伸性能和沖擊性能的測(cè)試。注射工藝為:料筒溫度180 °C，模具溫度30°C，注射壓力600 bar，保壓壓力500 bar。
[0026] 二、分析： 圖1、2分別為實(shí)施例1和實(shí)施例3取得的復(fù)合材料的掃描電鏡圖，從圖中可以看出EC均 勻分散在PHB基體中，并且分散相EC的尺寸不依賴于含量的變化。
[0027]從圖3和圖4的力學(xué)性能對(duì)比圖可見:EC的加入有效改善了PHB的力學(xué)性能，當(dāng)EC# 量為1%時(shí)，拉伸強(qiáng)度提高了22%，從27.5 MPa提高到33.3 MPa。在該含量下，復(fù)合材料的 沖擊強(qiáng)度也最高。
[0028]從圖5和圖6的流變性能對(duì)比圖可見:復(fù)合材料的模量隨著EC含量的增加而明顯提 高，當(dāng)EC含量達(dá)至1」20%時(shí)，體系的低頻區(qū)的儲(chǔ)能模量高于損耗模量，出現(xiàn)逾滲。
[0029] 圖7為實(shí)施例1，實(shí)施例2,實(shí)施例3和對(duì)比例1在不同溫度下的球晶形態(tài)圖。從圖7中 可以看出，PHB的球晶形態(tài)隨著溫度的變化從徑束狀轉(zhuǎn)變成環(huán)帶球晶。EC的加入使得環(huán)帶球 晶的球晶間距變小。
[0030] 下表為實(shí)施例1，實(shí)施例2,實(shí)施例3和對(duì)比例1分別制成的復(fù)合材料在5°C/min的升 降溫速率下的差示掃描量熱數(shù)據(jù)。
[0031] 上表中，Tc:結(jié)晶溫度;Tm:熔融溫度；DHC:結(jié)晶焓;DH m:熔融焓。
[0032]由上表可見：復(fù)合材料的結(jié)晶溫度隨著EC含量的升高而降低，且EC的加入降低了 復(fù)合材料的結(jié)晶度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性的聚(β-羥基丁酸酯）復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將干燥的乙基纖 維素與聚(β-羥基丁酸酯)置于密煉機(jī)中，在密煉機(jī)的溫度為180°C、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為90 rpm的條 件下，熔融共混取得到乙基纖維素改性的聚(β_羥基丁酸酯）的復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性的聚(β_羥基丁酸酯)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 所述乙基纖維素與聚(β-羥基丁酸酯）的投料質(zhì)量比為1~25:100。
【專利摘要】一種改性的聚(β-羥基丁酸酯)復(fù)合材料的制備方法，涉及對(duì)聚(β-羥基丁酸酯)改性技術(shù)領(lǐng)域，也涉及可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用乙基纖維素(EC)作為分散相，采用合適的工藝與聚(β-羥基丁酸酯)(PHB)熔融共混，使EC均勻分散于生物可降解聚酯PHB基體中，制備出高性能綠色聚合物材料，在纖維素基復(fù)合材料中，EC影響基體聚合物的晶體形態(tài)和結(jié)晶速率，甚至改變不相容共混體系的相容性和界面性質(zhì)，最后改變基體聚合物的最終性能，從而控制復(fù)合材料的力學(xué)性能、結(jié)晶度和晶體形態(tài)。
【IPC分類】C08L67/04, C08L1/28
【公開號(hào)】CN105623216
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610104492
【發(fā)明人】吳德峰, 陳建香
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日