一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了提供一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料及其制備方法，具體說來，一種增容劑改性的聚己內(nèi)酯／羥基磷灰石納米復(fù)合材料及其制備方法。增容劑可明顯改善納米羥基磷灰石在聚己內(nèi)酯中的分散，提高了納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。增容劑具有生物相容性和生物可降解性能，有利于納米復(fù)合材料在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用。采用熔融共混制備的納米復(fù)合材料其操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種增容劑改性的聚己內(nèi)酯/羥基磷灰石納米復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]聚己內(nèi)酯(PCL)由于其良好的力學(xué)性能、生物降解性和生物相容性而受到廣泛關(guān)注，且PCL來源廣泛，價(jià)格合理，性能穩(wěn)定，使其成為脂肪族聚酯中應(yīng)用較為廣泛的一種。PCL成型方法眾多，可以吹塑、注塑、模壓和熱成型。產(chǎn)品主要是薄膜，也可用于食品及醫(yī)療包裝材料。然而PCL熔點(diǎn)低、穩(wěn)定性差、受力易變形等缺陷制約了其發(fā)展。
[0003]聚合物共混是獲得性能優(yōu)良的聚合物復(fù)合材料以及聚合物改性的最簡(jiǎn)便、最有效的方法之一，其中，使用納米材料作為與聚合物共混制備得到的納米復(fù)合材料比其它復(fù)合材料性能更優(yōu)異。這主要是由于作為分散相的納米粒子尺寸小，比表面積大而產(chǎn)生的量子效應(yīng)和表面效應(yīng)，使得納米復(fù)合材料在眾多方面表現(xiàn)出特有性能，如電、磁、熱力學(xué)等。然而由于納米粒子尺寸上的特殊性以及與聚合物基體的相容性等因素，使得納米材料在聚合物中易發(fā)生團(tuán)聚，產(chǎn)生相分離，反而降低了聚合物本身的性能。本發(fā)明合成了一種增容劑，它可使羥基磷灰石在PCL中分 散更加均勻，由此所得納米復(fù)合材料的力學(xué)性能更優(yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料及其制備方法，具體說來，一種增容劑改性的聚己內(nèi)酯/羥基磷灰石納米復(fù)合材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料，包含有共混的以下組分:聚己內(nèi)酯(PCL)、羥基磷灰石和增容劑；聚己內(nèi)酯(PCL)與羥基磷灰石的重量比為50~99: 50~I ;增容劑的重量分?jǐn)?shù)為0.2~20。
[0006]本發(fā)明所述的增容劑由以下步驟的方法制備而得:將己內(nèi)酯干燥脫水，加入反應(yīng)器中，通氮?dú)?，再加入大分子引發(fā)劑聚二元醇和催化劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160~165°C，反應(yīng)時(shí)間為24~30h，得到增容劑，其中，大分子引發(fā)劑聚二元醇與己內(nèi)酯的摩爾比為1: 500 ~1: 1500。
[0007]本發(fā)明所述的聚二元醇選自以下物質(zhì)之一或組合:聚乙二醇，聚丙二醇，聚丁二醇。
[0008]本發(fā)明所述的催化劑選自以下物質(zhì)之一或組合:辛酸亞錫，氯化亞錫，多聚磷酸，異丙醇鋁，烷氧基鋁，四苯基卟啉鋁烷氧化合物，甲磺酸，稀土有機(jī)胺化物。
[0009]本發(fā)明所述的催化劑的加入量為己內(nèi)酯的0.01-0.lwt%。
[0010]本發(fā)明所述的生物降解聚酯納米復(fù)合材料由羥基磷灰石、聚己內(nèi)酯和增容劑熔融共混制得。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:[0012](I)使用本體開環(huán)聚合方法制備的增容劑對(duì)聚己內(nèi)酯/納米羥基磷灰石共混體系具有良好的增容效果，有效改善納米羥基磷灰石在聚己內(nèi)酯中的分散，提高了納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0013](2)增容劑具有生物相容性和生物可降解性能，有利于納米復(fù)合材料在生物醫(yī)藥中的應(yīng)用。
[0014](3)本發(fā)明制備的增容劑，其基本特性與聚己內(nèi)酯接近，因此在加工過程中無需改變?cè)械纳a(chǎn)設(shè)備以及制備工藝。
[0015](4)通過調(diào)節(jié)增容劑制備過程中己內(nèi)酯和聚乙二醇的分子量、配比等，得到適用于不同聚己內(nèi)酯/納米羥基磷灰石共混體系的增容劑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1未加增容劑的聚己內(nèi)酯/納米羥基磷灰石復(fù)合材料的斷面掃描電鏡照片(對(duì)比例2)。
[0017]圖2加入增容 劑的聚己內(nèi)酯/納米羥基磷灰石復(fù)合材料的斷面掃描電鏡照片(實(shí)施例2)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的限制。本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。
[0019]增容劑的制備:
[0020]1.稱取24g經(jīng)脫水干燥的己內(nèi)酯(水分含量〈0.05%。)，加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加?.5g大分子引發(fā)劑聚乙二醇-2000，后加入0.025g甲磺酸作催化劑，反應(yīng)溫度為140°C,升溫?cái)嚢瑁磻?yīng)24h，得到增容劑PCEC-2K ;其中大聚乙二醇-2000與己內(nèi)酯的摩爾比為 I: 840。
[0021]2.稱取22g經(jīng)脫水干燥的己內(nèi)酯(水分含量〈0.05%。)，加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加?.5g大分子引發(fā)劑聚乙二醇-6000，后加入0.023g辛酸亞錫作催化劑，反應(yīng)溫度為140°C,升溫?cái)嚢?，反?yīng)24h，得到增容劑PCEC-6K ;其中聚乙二醇-6000與己內(nèi)酯的摩爾比為I: 772。
[0022]3.稱取20g經(jīng)脫水干燥的己內(nèi)酯(水分含量〈0.05%。)，加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加?.5g大分子引發(fā)劑聚乙二醇-10000，后加入0.022g多聚磷酸作催化劑，反應(yīng)溫度為140°C，升溫?cái)嚢?，反?yīng)24h，得到增容劑PCEC-1W ;其中聚乙二醇-10000與己內(nèi)酯的摩爾比為 I: 702。
[0023]4.稱取15g經(jīng)脫水干燥的己內(nèi)酯(水分含量〈0.05%。)，加入三口燒瓶中，通氮?dú)?，加?g大分子引發(fā)劑聚乙二醇-20000，后加入0.02g氯化亞錫作催化劑，反應(yīng)溫度為140°C，升溫?cái)嚢瑁磻?yīng)24h，得到增容劑PCEC-2W ;其中聚乙二醇-20000與己內(nèi)酯的摩爾比為 1: 526。
[0024]實(shí)施例1
[0025]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和20g納米羥基磷灰石和2g增容劑PCEC-2K混合均勻后，進(jìn)行熔融共混，得到生物降解聚酯納米復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0026]對(duì)比例I
[0027]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和20g納米羥基磷灰石，進(jìn)行熔融共混，得到復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0028]實(shí)施例2
[0029]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和200g納米羥基磷灰石和40g增容劑PCEC-2K混合均勻后，進(jìn)行熔融共混，得到生物降解聚酯納米復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0030]對(duì)比例2
[0031]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和200g納米羥基磷灰石，進(jìn)行熔融共混，得到復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0032]實(shí)施例3
[0033]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和40g納米羥基磷灰石和4g增容劑PCEC-2K混合均勻后，進(jìn)行熔融共混，得到生物降解聚酯納米復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0034]實(shí)施例4
[0035]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和40g納米羥基磷灰石和4g增容劑PCEC-6K混合均勻后，進(jìn)行熔融共混，得到生物降解聚酯納米復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0036]實(shí)施例5
[0037]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和40g納米羥基磷灰石和4g增容劑PCEC-1W混合均勻后，進(jìn)行熔融共混，得到生物降解聚酯納米復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0038]實(shí)施例6
[0039]將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和40g納米羥基磷灰石和4g增容劑PCEC-2W混合均勻后，進(jìn)行熔融共混，得到生物降解聚酯納米復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材
[0040]對(duì)比例3
[0041] 將2000g聚己內(nèi)酯(PCL)和40g納米羥基磷灰石，進(jìn)行熔融共混，得到復(fù)合材料。制成標(biāo)準(zhǔn)樣條，經(jīng)過測(cè)試得到所述復(fù)合材料的性能如表1所示。
[0042]表1[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種生物降解聚酯納米復(fù)合材料，包含有共混的以下組分:聚己內(nèi)酯(PCL)、羥基磷灰石和增容劑；聚己內(nèi)酯(PCL)與羥基磷灰石的重量比為50~99: 50~I ;增容劑的重量分?jǐn)?shù)為0.2~20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解聚酯納米復(fù)合材料，其特征在于增容劑由以下步驟制備得到:將己內(nèi)酯干燥脫水，加入反應(yīng)器中，通氮?dú)?，再加入大分子引發(fā)劑聚二元醇和催化劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160~165°C，反應(yīng)時(shí)間為24~30h，得到增容劑，其中，大分子引發(fā)劑聚二元醇與己內(nèi)酯的摩爾比為1: 500~1: 1500。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚二元醇，其特征在于選自以下物質(zhì)之一或組合:聚乙二醇，聚丙二醇，聚丁二醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于選自以下物質(zhì)之一或組合:辛酸亞錫，氯化亞錫，多聚磷酸，異丙醇鋁，烷氧基鋁，四苯基卟啉鋁烷氧化合物，甲磺酸，稀土有機(jī)胺化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其特征在于催化劑的加入量為己內(nèi)酯的.0.01-0.lwt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的生物降解聚酯納米復(fù)合材料，其特征在于生物降解聚酯納米復(fù)合材料由羥基磷灰石、聚己內(nèi)酯和增容劑熔融共混制得。
【文檔編號(hào)】C08G63/08GK103937181SQ201410140288
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】東為富, 嚴(yán)洋洋, 陳明清, 馬丕明, 段芳, 施冬健 申請(qǐng)人:江南大學(xué)