專利名稱：一種共混納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于塑料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種共混納米復(fù)合材料及其制備方法。 背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，本來已比較短缺的能源更趨緊張，日趨減少的不可再生資源更顯貧乏，脆弱的環(huán)境問題日加嚴(yán)峻，因此從可持續(xù)發(fā)展的視角，節(jié)約能源和資源的替代已成為形勢所迫，是一股不可抗拒的潮流，在這樣的歷史背景下，生物降解塑料的研發(fā)和加快實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已成為全球矚目的熱點(diǎn)。聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA)是兩種極其重要的可降解材料，具有良好的生物兼容性和生物降解性。但PLA材料具有親水性差，細(xì)胞吸附力較弱，性脆，降解速度難以控制，價格高等缺點(diǎn)。多面體齊聚硅倍半氧烷(POSS)作為一種新型的有機(jī)-無機(jī)納米雜化材料，可通過其頂角的活性官能團(tuán)(如乙烯基、環(huán)氧基、氨基、羧基等)經(jīng)開環(huán)聚合、活性自由基聚合、無規(guī)共聚等反應(yīng)引入到聚合物中，并通過調(diào)整頂角有機(jī)基團(tuán)類型與活性基團(tuán)類型和活性大小可以控制聚合物體系的立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，以提高聚合物的使用溫度、分解溫度、韌性和力學(xué)性能等。熱塑性彈性體(TPE)是一種常用的共混改性增韌材料。為了克服PLA材料疏水性及脆性，采用價格低廉的PVA材料與其共混改性，使材料達(dá)到一個所需的綜合性能，消除單一組分的性能弱點(diǎn)，并可大大降低材料成本，將產(chǎn)生客觀的經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好的共混納米復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種共混納米復(fù)合材料，以聚乳酸和聚乙烯醇為原料，其特征在于:在聚乳酸和聚乙烯醇中添加多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體，將上述物料混合分散，經(jīng)過熔融共混、擠出、冷卻造粒制得。本發(fā)明的更優(yōu)方案為:
所述聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體的重量配比為20%:60%: 7%: 13%，其中，熱塑性彈性體中含有占物料總重量3%的增容劑TPE-g-MAH。本發(fā)明所述的共混納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)在18(T19(TC下，將多面體齊聚硅倍半氧烷置于高速混合機(jī)中預(yù)分散；
(2)將高速混合機(jī)溫度冷卻至8(T90°C后，加入聚乳酸、聚乙烯醇和熱塑性彈性體的混合物，將上述物料混合；
(3)將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到產(chǎn)品，螺桿各區(qū)溫度為16(T200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20 80rpm。其中，步驟(I)中，多面體齊聚硅倍半氧烷的預(yù)分散時間為IOmin ;步驟(2)中，物料混合時間為IOmin。本發(fā)明將熱塑性彈性體和多面體齊聚倍半硅氧烷為填充改性劑，通過分散預(yù)處理，提高了多面體齊聚倍半硅氧烷的分散性和PLA/PVA復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性及耐水性，改善了螺桿擠出的加工性能，并在PLA/PVA中產(chǎn)生新晶相，提高了制品的質(zhì)量。本發(fā)明操作簡單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，有效地增強(qiáng)了納米材料與PLA/PVA基體間的界面作用，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，增強(qiáng)了多面體齊聚硅倍半氧烷的成核性，提高了復(fù)合材料的結(jié)晶溫度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例:
主要包括如下步驟:
(1)采用高速混合機(jī)，在180至190攝氏度溫度下，對聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體四元體系中重量份占7%的多面體齊聚硅倍半氧烷預(yù)分散10分鐘。(2)將高速混合機(jī)溫度冷卻至80至90攝氏度，加入重量份為20%的聚乳酸，重量份60%的聚乙烯醇，重量份為13%熱塑性彈性體混合物(其中含有重量份為3%的熱塑性彈性體增容劑TPE-g-MAH)，混合10分鐘。(3)將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，螺桿各區(qū)溫度在160到200攝氏度，螺桿轉(zhuǎn)速20~80rpm。本發(fā)明的先進(jìn)性表現(xiàn)在采用聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體四元納米復(fù)合材料，克服了普通生物降解產(chǎn)品在耐高溫、耐濕的情況下，干、濕強(qiáng)度不高的缺點(diǎn)，使用熱塑性彈性體起到復(fù)合材料的增韌作用。另外產(chǎn)品使用增容劑TPE-g-MAH，能有效地增強(qiáng)納米材料與PLA/PVA基體間的界面作用，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，增強(qiáng)了多面體齊聚硅倍半氧烷的成核性，提高復(fù)合材料的結(jié)晶溫度。
權(quán)利要求
1.一種共混納米復(fù)合材料，以聚乳酸和聚乙烯醇為原料，其特征在于:在聚乳酸和聚乙烯醇中添加多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體，將上述物料混合分散，經(jīng)過熔融共混、擠出、冷卻造粒制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共混納米復(fù)合材料，其特征在于:所述聚乳酸、聚乙烯醇、多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體的重量配比為20%: 60%: 7%: 13%，其中，熱塑性彈性體中含有占物料總重量3%的增容劑TPE-g-MAH。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共混納米復(fù)合材料的制備方法，其特征為，包括如下步驟:(I)在18(T19(TC下，將多面體齊聚硅倍半氧烷置于高速混合機(jī)中預(yù)分散；(2)將高速混合機(jī)溫度冷卻至8(T90°C后，加入聚乳酸、聚乙烯醇和熱塑性彈性體的混合物，將上述物料混合；(3)將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到產(chǎn)品，螺桿各區(qū)溫度為16(T200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為20 80rpm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共混納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，多面體齊聚娃倍半氧燒的預(yù)分散時間為lOmin。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共混納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，物料混合 時間為IOmin。
全文摘要
本發(fā)明屬于塑料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別公開了一種共混納米復(fù)合材料及其制備方法。該共混納米復(fù)合材料，以聚乳酸和聚乙烯醇為原料，其特征在于在聚乳酸和聚乙烯醇中添加多面體齊聚硅倍半氧烷和熱塑性彈性體，將上述物料混合分散，經(jīng)過熔融共混、擠出、冷卻造粒制得。本發(fā)明操作簡單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，有效地增強(qiáng)了納米材料與PLA/PVA基體間的界面作用，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，增強(qiáng)了多面體齊聚硅倍半氧烷的成核性，提高了復(fù)合材料的結(jié)晶溫度。
文檔編號B29B9/06GK103087486SQ201310033209
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者王保民, 劉豐田, 萬向毅 申請人:山東省塑料研究開發(fā)中心