本發(fā)明涉及一種加工擠出過程中交聯(lián)反應制備高強度和高韌性生物可降解聚乳酸基復合材料的方法，屬于生物可降解材料領域。
背景技術：
：聚乳酸由于良好的生物相容性和生物可降解性，而且被包括美國食品藥品管理局（fda）在內的多個國家監(jiān)管機構批準可用于人體，因而在生物醫(yī)學領域得到了廣泛地關注。目前，聚乳酸及其共聚物在生物醫(yī)學方面的應用，主要包括可吸收縫合線、骨科內固定材料、體內填充材料、組織工程支架、藥物載體和基因載體等多個方面。隨著石油資源的日益短缺和環(huán)境污染程度的增加，以聚乳酸為代表的生物質新材料將得到進一步的發(fā)展與應用。盡管聚乳酸具有優(yōu)異的可降解性能及生物相容性，但是性脆、斷裂伸長率小、韌性差、熱穩(wěn)定性差等問題限制了其應用范圍。因此，需要對聚乳酸進行改性，以提高其綜合性能。目前，通過聚乳酸改性主要有共聚改性、共混改性、增塑改性、復合改性等方法。與其他幾種改性方法相比，共混改性具有非常明顯的成本優(yōu)勢。然而，共混物之間相容性差對復合材料的性能具有很大的影響。添加增容劑可在一定的程度上緩解這個問題，但是增容劑的加入可能會對聚乳酸材料的生物相容性和降解性能產生一定的影響。近年來，反應擠出共混成為一種制備聚合物共混物的新方法，其是在共混物組分之間發(fā)生化學反應，從而達到增容的目的。該方法具有設備及工藝流程簡單，生產效率較高，減少溶劑使用，方便實現(xiàn)混合、輸送、混合等過程等優(yōu)點，從而在制備高分子基符合材料中得到了廣泛的應用。例如，申請?zhí)朿n105694017a公開了一種雙螺桿反應擠出法開環(huán)聚合聚乳酸制備方法，該方法制備得到的聚乳酸的耐熱性、光學純度和數(shù)均分子量明顯提高，并獲得了較高分子量的聚乳酸產品。申請?zhí)朿n105860468a公開了一種生物可降解超韌聚乳酸共混物材料的制備方法，該方法采用反應擠出制備得到的超韌聚乳酸三元共混物材料，大幅提高了聚乳酸的沖擊性和延展性。申請?zhí)朿n104804387a公開了一種全生物基可降解聚乳酸復合材料及其制備方法，該方法將聚乳酸、淀粉和纖維經干燥后，與環(huán)氧呋喃樹脂均勻混合，經過反應擠出得到了該全生物基可降解聚乳酸基復合材料。該制備方法簡單，易于控制和實施，可操控性強，生產成本低廉，適用于一次性餐具和酒店易耗品的制備。然而在制備聚乳酸基復合材料的過程中為了提高材料的韌性，通常需要引入一些韌性良好的聚酯。盡管采用反應擠出的方法在一定程度上改善了不同聚酯高分子之間的相容性較差的問題，但是相應的強度卻有明顯地下降。因此，在進一步提高聚乳酸基復合材料組分間良好生物相容性和保證其降解性能的前提下，制備得到高強度、高韌性的聚乳酸復合材料，才能獲得更為廣泛的應用價值。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種加工擠出過程中交聯(lián)反應制備高強度和高韌性生物可降解聚乳酸基復合材料的方法，以解決在制備聚乳酸基復合材料中添加柔性聚酯導致聚乳酸材料相容性和強度下降的問題。一方面，通過采用添加柔性可降解聚酯提高聚乳酸材料的韌性，并利用反應擠出的方法改善聚乳酸基復合材料的相容性。另一方面，通過添加聚多元醇或聚多元醇醚交聯(lián)劑，進一步提高聚乳酸基復合材料的相容性和強度。本發(fā)明提出的一種加工擠出過程中交聯(lián)反應制備高強度和高韌性生物可降解聚乳酸基復合材料的方法，所述的生物可降解聚乳酸基復合材料包括如下按重量分數(shù)計算的組分：聚乳酸60~100份生物降解聚酯5~60份聚多元醇或聚多元醇醚交聯(lián)劑3~20份；所述的生物可降解聚乳酸基復合材料采用熔融共混-擠出的方法制備得到，具體步驟如下：（1）將干燥的聚乳酸樹脂、生物降解聚酯和聚多元醇或聚多元醇醚交聯(lián)劑混合均勻；（2）將步驟（１）得到的混合物加入到雙螺桿擠出機中熔融共混反應擠出。本發(fā)明中，所述的聚乳酸為聚d-乳酸、聚l-乳酸或者聚dl-乳酸中的一種。本發(fā)明中，所述的生物降解聚酯為聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚己內酯或聚羥基乙酸中的一種或者其組合。本發(fā)明中，所述的聚多元醇或聚多元醇醚交聯(lián)劑為聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇縮水甘油醚或聚丙二醇縮水甘油醚中的一種或者其組合。本發(fā)明中，聚乳酸樹脂與生物降解聚酯和聚多元醇或聚多元醇醚交聯(lián)劑混合均勻后先加入到密煉機中熔融共混，混煉后的熔體再加入到雙螺桿擠出機中反應擠出。本發(fā)明中，密煉機各區(qū)的反應溫度為100~200℃，轉速為50~250r/min，混煉時間為3~20min。本發(fā)明中，雙螺桿擠出機各段的溫度范圍為100~240℃，轉速為100~300r/min。本發(fā)明的有益效果：通過采用添加柔性可降解聚酯提高了聚乳酸材料的韌性，利用反應擠出的方法改善了聚乳酸基復合材料組分間的相容性。添加聚多元醇或聚多元醇醚交聯(lián)劑，通過其與共混物組分相之間發(fā)生酯交換反應進一步提高聚乳酸基復合材料的相容性，通過使聚合物組分間發(fā)生后交聯(lián)反應，提高聚乳酸基復合材料的強度以及聚乳酸復合材料的可加工性能。該制備方法克服了非交聯(lián)聚乳酸復合聚酯的強度和韌性不夠理想以及預交聯(lián)反應制備的聚乳酸復合聚酯的擠出加工性能較差的矛盾，從而制備得到了高強度和高韌性生物可降解聚乳酸基復合材料。該材料可應用于生物組織工程、食品包裝、汽車等多個領域，具有較高的市場價值和較好的應用前景。具體實施方式下面結合具體實施例來對本發(fā)明作進一步說明。實施例1：取80份聚l-乳酸、15份聚己內酯以及5份聚乙二醇放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。實施例2：取80份聚l-乳酸、15份聚羥基乙酸以及5份聚丙二醇放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。實施例3：取80份聚d-乳酸、15份聚乳酸-羥基乙酸共聚物以及5份聚乙二醇縮水甘油醚放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。實施例4：取80份聚d-乳酸、15份聚己內酯以及5份聚丙二醇縮水甘油醚放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。實施例5：取80份聚dl-乳酸、10份聚己內酯以及7份聚乙二醇3份聚乙二醇縮水甘油醚放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。實施例6：取70份聚l-乳酸、20份聚乳酸-羥基乙酸共聚物以及5份聚乙二醇5份聚乙二醇縮水甘油醚放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。對比例1：取80份聚l-乳酸、20份聚乳酸-羥基乙酸共聚物放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。對比例2：取90份聚l-乳酸、10份聚乙二醇放入高速混合機中混合，加入hakke密煉機中，在180℃下熔融共混，轉速為100r/min，混煉10min，然后熔體通過雙螺桿擠出機熔融擠出，轉速為50r/min，各區(qū)段溫度控制在180~200℃。分別將各個實施例和對比例中制備得到的共混物聚酯通過模壓成型制備可降解聚乳酸基復合材料的標準樣品，測定其力學機械性能。樣品拉伸強度/mpa斷裂伸長率/%缺口沖擊強度/mpa實施例17216710.6實施例27817110.8實施例37416910.5實施例47516511.2實施例57717010.8實施例67117610.3對比例1421337.8對比例2451419.3當前第1頁12