[发明专利]一种增韧改性可降解复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性材料领域，具体涉及一种增韧改性可降解复合材料及其制备方法。

背景技术

淀粉是一种天然高分子聚合物，其分子中含有大量羟基，因此淀粉大分子间相互作用力很强，导致原淀粉难以熔融加工，而且在和其他聚合物共混加工中和其他聚合物的相容性也差。但这些羟基能够发生酯化、醚化、接枝、交联等化学反应。利用这些化学反应对淀粉进行化学改性，减少淀粉的羟基、改变其原有的结构，从而改变淀粉相应的性能，把原淀粉变成热塑淀粉。交联淀粉以淀粉为原料,以三氯氧磷、三偏磷酸钠、己二酸、六偏磷酸盐为交联剂,氢氧化钠为催化剂,对淀粉进行交联，交联后的淀粉其透光率降低,耐酸碱性、耐机械加工，耐剪切性增强，凝胶性能提高，但吸水能力减弱。

随着人们对材料拉伸性能要求的不断提高，未经拉伸增强改性的淀粉已难以满足需求，因而，对淀粉进行拉伸增强改性成为必要。现今对淀粉的拉伸增强改性处理方法种类繁多，改性效果也很好，尤其是随着纳米材料的出现和应用，淀粉的拉伸强度增加效果显著，使淀粉能在更多领域大量使用，但也存在不足。纳米材料虽然具有拉伸强度增强效果好，添加量小的优点，但也存在分散困难，成本高等缺陷。在进行拉伸强度改性过程中，纳米材料分散不均会影响其拉伸增强效果，得到的改性材料拉伸强度偏低，对改性材料的生产和应用造成不利影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有淀粉可降解复合材料拉伸强度较差的缺陷，提供一种增韧改性可降解复合材料及其制备方法；本发明将经过针对性改性处理的纳米玻璃纤维与淀粉进行复合，并使纳米玻璃纤维均匀分散在淀粉体系中，得到的可降解复合材料拉伸强度性能优异，有利于淀粉在更多领域中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种增韧改性可降解复合材料，包括以下重量份原材料制备得到：6-15份的纳米玻璃纤维、5-10份的改性剂、30-40份的聚乙烯、10-15份的聚氨酯橡胶、55-75份的淀粉、1-3份的偶联剂、3-5份的交联剂。

上述一种增韧改性可降解复合材料，根据纳米玻璃纤维和交联能增加树脂材料拉伸强度的基本原理，不仅通过针对性的筛选改性剂、偶联剂和交联剂的种类，来提高纳米玻璃纤维与淀粉之间的相容性，并使纳米玻璃纤维在淀粉中分散更均匀，使纳米玻璃纤维对淀粉的拉伸强度增强作用更好，还通过控制淀粉的聚合度来使改性后的可降解复合材料在拉伸强度与加工性之间达到最佳平衡关系，从而使得到的可降解复合材料在具有优异的拉伸强度的条件下，也具有优异的加工性，使其可以在更多领域中得到应用。

上述一种增韧改性可降解复合材料，其中，所述的纳米玻璃纤维直径为1-10nm，长径比为2-10︰1；纳米玻璃纤维长径比越大，分散性越差，纳米玻璃纤维长径比越小，对淀粉的拉伸强度增强作用越差；优选的，所述的纳米玻璃纤维直径为3-5nm，长径比为3-6︰1。

上述一种增韧改性可降解复合材料，其中，所述的改性剂为正硅酸甲酯与丙烯酸甲酯组成的混合物；所述的改性剂既能改善纳米玻璃纤维与淀粉的相容性，又能在纳米玻璃纤维表面形成极性基团，利于分散；优选的，所述的改性剂中正硅酸甲酯与丙烯酸甲酯的物质的量之比为1︰1。

上述一种增韧改性可降解复合材料，其中，聚氨酯橡胶的聚合度越大，则交联后可降解复合材料的拉伸强度越差，加工性越好，聚氨酯橡胶的聚合物越小，则交联后可降解复合材料的拉伸强度越好，加工性越差，因此，选择合理的聚氨酯橡胶聚合度，是平衡拉伸强度性和加工性的重要手段。所述的聚氨酯橡胶的聚合度为220-340；优选的，所述的聚氨酯橡胶的聚合度为260-300；最优的，所述的聚氨酯橡胶的聚合度为280；通过优选，得到的可降解复合材料既具有优异的拉伸强度，也具有较好的加工性，适合在更多领域中的应用。

其中，所述的淀粉聚合度为800-1600；优选的，所述淀粉的聚合度为1000-1400；最优选的，所述的淀粉的聚合度为1200；通过优选，得到的可降解复合材料既具有优异的拉伸强度，也具有较好的加工性。

上述一种增韧改性可降解复合材料，其中，所述的偶联剂为环氧基硅烷偶联剂；环氧基硅烷能增加纳米玻璃纤维与淀粉以及改性剂之间的相容性，提高可降解复合材料的性能。

其中，所述的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，该交联剂能将两种不同聚合度的聚合物原材料适当交联，提高可降解复合材料的拉伸强度。

上述一种增韧改性可降解复合材料，其中，其原材料还包括分散剂、增塑剂、抗静电剂、染色剂、増亮剂中的一种或多种助剂；上述的助剂能提高可降解复合材料的加工性，增加其功能性等作用，从而增加其适用性。