[发明专利]一种聚ε‑己内酯玉米纤维胶秸秆粉复合全降解材料

说明书

技术领域

本发明是有关于一种复合材料及其制备方法，具体的说，是一种聚ε-己内酯玉米纤维胶秸秆粉复合全降解材料及其制备方法。

背景技术

聚ε-己内酯（PCL）是ε-己内酯（ε-CL）开环聚合的产物。早1950年, Caro thers等就合成了高分子量的内酯的聚合物，并发表了ε-CL聚合的研究报 告, 为以后内酯的聚合研究奠定了基础。

PCL是一种半晶型的高聚物, 熔点为60℃，Tg约为-60℃，其重复的结构单元上有五个非极性的亚甲基-CH2-和一个极性的酯基-COO-，分子链中的C-C键和C-O键能够自由旋转，这样的结构使得PCL具有很好的柔性和加工性，可以挤出、注塑、拉丝、吹膜等。此外，PCL的结构特点也使得它可以与许多聚 合物进行共聚和共混。但PCL的一个严重缺陷是其熔点非常的低，只有60℃左右，因此，耐热变形性较差。

酯基的存在使PCL具有生物相容性，PCL均聚物的体内和体外降解试验表明, PCL的降解至少要经过两个明显的过程：第一阶段是PCL链上的羧端基自催化的酯基无规水解，当分子量下降到5000时，第二阶段开始了，链断裂的速度减慢，但低聚物扩散离开PCL的本体，因而可以观察到明显的质量损失。由于其分子链比较规整而且柔顺，结晶性较强，五个亚甲基的存在使得PCL的亲水性较差，不利于主链酯基水解反应的发生。PCL的降解速率较慢不易在人体内吸收，从而在某些领域的应用受到了限制，因此常用多种生物相容性的单体与ε-CL共聚来改善甚至控制共聚产物的降解速率, 以适应不同药物载体在人体内的吸收。

聚己内酯具有独特的生物相容性，生物降解性, 以及良好的渗透性, 这使其在生物材料的应用极为广泛。另外又由于PCL与许多高聚物的相容性较好，使其在聚合共混、互穿网络领域的应用也较为普遍, 因而对PCL的聚合及改性 的研究有重要的现实意义，合成工艺相对PLA 简单而且成本也比较低，因此具有广泛的前景。

发明内容

本发明为了克服聚ε-己内酯材料的亲水性差、耐热性能差、成本高等缺点，我们采用聚ε-己内酯混合参入一定比例的秸秆粉、玉米纤维胶、马来酸酐接枝聚己内酯、竹纤维粉，制作出一种聚ε-己内酯秸秆粉复合全降解材料。本发明涉及的复合材料，延续了聚ε-己内酯材料生物相容性、完全可降解性的突出特点。还克服了聚ε-己内酯材料的耐热性能差的缺点，本发明制得的制品耐热温度高，耐水性强，拉伸强度大；本发明还克服了聚ε-己内酯材料亲水性能差的缺点，加大了材料的混合效率，安全环保，极大了降低复合材料的成本。

秸秆粉作为复合材料的重要组成部分，含有大量的粗纤维素和木质素，具有较好的耐热性和和较高的硬度，能够极大的增强复合材料的耐热性能和力学性能，增加复合材料的强度；秸秆粉末离含有较高含量的高硅石，使复合材料具有良好的韧性。秸秆粉末作为可再生资源，来源广、成本低，还具有完全降解的特性。

玉米纤维胶是是玉米深加工中的副产物，从玉米制粉过程中得到的副产物玉米麸皮或纤维中提取出来的水不溶性阿拉伯木聚糖。玉米纤维胶简称半纤维素B，是一类多聚木糖，在复合材料加工中具有很好的黏合性能、稳定性能。玉米纤维胶溶解性好，提高了混合材料混合效率，简化了制作工艺。制得的复合材料力学强度和机械性能都可以得到很好的提升。

竹纤维粉具有防火阻燃、抗菌性等特性。适量的竹纤维粉能够提高复合材料的力学性能，是复合材料拉伸强度增强。竹纤维粉可回收再利用，环保安全。

马来酸酐接枝聚己内酯是用氧化二异丙苯作为自由基引发剂，进行PCL与马来酸酐(MA)的接枝聚合，得到的反应物完全溶解在氯仿后，放入甲醇中沉淀，将沉淀物过滤干燥，即得到PCL-g-MA。PCL-g-MA作为相容剂，有马来酸酐基，在植物纤维粉表面的羟基和聚己内酯接枝进行的酯化反应以及羧基和氢键结合，提高了复合材料的机械性，可以改善复合材料的热学性质和耐水性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明涉及的一种聚ε-己内酯玉米纤维胶秸秆粉复合全降解材料，由下列重量份的原料制备而成：聚ε-己内酯30-35份、秸秆粉30-40份、玉米纤维胶0.1-1份、竹纤维粉12-15份、马来酸酐接枝聚己内酯0.5-2份。

1、将聚ε-己内酯和秸秆粉分别置于干燥箱中干燥，然后按质量比例混合好。

2、加入一定量的玉米纤维胶、马来酸酐接枝聚己内酯、竹纤维粉置于三维混合机中混合3-5小时。