[发明专利]一种用于生物全降解的3D打印线材改性PGA复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及生物全降解PGA复合材料改性技术领域，目的是提供一种用于生物全降解的3D打印线材改性PGA复合材料及其制备方法，本发明选择了PGA作为基体树脂，采用PHA复合材料为增韧剂，十聚甘油为增塑剂，物理共混后，在3D打印线材挤出机中进行熔融共混，得到PGA/PHA复合材料；本发明得到的PGA/PHA复合材料具有全生物降解、高韧性、高耐温、高强度且易于加工的优点。

技术领域

本发明涉及生物全降解PGA复合材料改性技术领域，更具体地说，它涉 及一种用于生物全降解的3D打印线材改性PGA复合材料及其制备方法。

背景技术

PGA材料是一种新型的生物全降解材料，全称为聚乙醇酸，化学结构式 为聚羟基乙酸。与常见的聚乳酸、PBAT相比，PGA具有全自然域降解、高阻 隔性、高强度、高耐热等特点，因此有着广阔的应用领域与发展前景。

目前PGA产品由于具有较好的气体阻隔性、生物相容性和可降解性，在 医用缝合线和组织修复等领域已经得到了应用。但一方面由于其材料生产技 术壁垒高，成本单价高，国内企业占有率不足10％，另一方面其材料结构刚 度高，缺少柔韧性，材料加工难度大，使用技术门槛高，因此难以广泛推广 应用。而在近年来的3D打印行业发展迅速，而常用的PLA材料的降解性得到 一定的质疑，基于环保要求，因此生物全降解将会成为3D打印行业的重要发 展方向。

现有PGA材料存在高刚性、高强度的优点，但在分子量达到1万左右时， 强度不足，仅可用于医用缝合线。而当分子量达到4-13万时候，PGA材料具 有很高的结晶度，而且加工温度和分解温度非常接近，因此常常在加工过程 伴随着材料的快速降解。而采用常见的PBAT或者PBS增韧改性，则会影响 PGA材料的全降解性能，限制了生物全降解方向的应用。

因此，研发一种用于生物全降解的3D打印线材改性PGA复合材料十分有 必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于生物全降解 的3D打印线材改性PGA复合材料，具有可生物全降解、高耐热、高强度且便 于加工的优点。

本发明的另一目的在于提供一种用于生物全降解的3D打印线材改性PGA 复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于生物全降解的3D打印线材改性 PGA复合材料，按质量份数计，由以下原料制备而成：PGA 61-75份；PHA复合 材料21-31份；聚甘油5-9份；润滑剂0.5-1.5份。

可选的，按质量份数计，由以下原料制备而成：PGA 73份；PHA复合材料 21份；聚甘油5份；润滑剂1份。

可选的，所述PGA为线性分子链结构，及优选分子量为5万-20万。

可选的，按质量分数计，所述PHA复合材料中GMA接枝PHB共聚物含量为 33-45％，优选为37％。

可选的，所述GMA接枝PHB共聚物中GMA接枝PHB的接枝率为0.9-1.5％。

可选的，所述聚甘油为十聚甘油、六聚甘油及二聚甘油中的一种或复合 物。

可选的，所述润滑剂为硬脂酸镁、硬脂酸锌及硬脂酸钙中的一种或复合 物。

可选的，一种用于生物全降解的3D打印线材改性PGA复合材料的制备方法， 所述制备方法包括以下步骤：

(1)以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂，将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 单体接枝到聚-3-羟基丁酸酯(PHB)上，然后与3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共 聚物(P3HB4HB)进行共混改性得到PHA复合材料；

(2)将PGA、PHA复合材料、聚甘油、润滑剂共混熔融挤出造粒，得到用 于生物全降解的3D打印线材改性PGA复合材料。