專利名稱：一種可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料及其制備 方法，具體涉及一種以聚碳酸亞丙酯和聚乙二醇為原料復(fù)合制備得到 可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
以二氧化碳為原料制備的脂肪族聚碳酸酯是一類擁有可生物降 解性質(zhì)的聚合物。由于脂肪族聚碳酸酯的合成原料中利用了污染大氣
的二氧化碳?xì)怏w，避免了"溫室效應(yīng)"的發(fā)生，屬于廢棄物循環(huán)利用； 與此同時(shí)脂肪族聚碳酸酯本身還具有可生物降解的特性，可解決困擾 世界的"白色污染"問(wèn)題，因此具有非常重要的社會(huì)效益和環(huán)保價(jià)值。 經(jīng)過(guò)幾十年的努力，脂肪族聚碳酸酯家族中二氧化碳與環(huán)氧丙烷的聚 合物——聚碳酸亞丙酯(PPC)的合成催化技術(shù)不斷獲得改進(jìn)，合成 成本不斷降低，材料的改性空間得以增加，加大了材料的使用范圍。 PPC不僅無(wú)毒、無(wú)污染、不易燃，而且具有良好的透明性、高阻隔性。 同時(shí)PPC作為一種脂肪族聚酯，主鏈上酯基的存在使其具有一定的 水解性和生物降解性，而醚鍵的存在使鏈段容易繞醚鍵發(fā)生旋轉(zhuǎn)，增 大了鏈段的柔性。但PPC的熱穩(wěn)定性及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，力學(xué) 性能較差，還不能夠滿足工業(yè)加工及生活應(yīng)用的要求。而且PPC雖 然具有較好的酶促降解性能，但是在非酶環(huán)境中其降解性能較差，降
解速度仍有待加強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種以聚碳酸亞丙 酯和聚乙二醇為原料復(fù)合制備得到的可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄 膜材料，該材料在保持了基體材料原有特性的同時(shí)，熱學(xué)性能、力學(xué) 性能及降解性能均得以提高，并且具有良好的成膜性和透明度，可作 為一種可降解薄膜加以使用。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種上述復(fù)合薄膜材料的制備方法。 為了獲得綜合性能優(yōu)異的聚合物材料，對(duì)己有聚合物的共混改性 己成為提高聚合物性能、發(fā)展新型聚合物材料的一種有效途徑，通過(guò) 與其它組分復(fù)合共混可解決單一組分所具有的性能缺陷。同時(shí)，使用 較廉價(jià)的組分加以共混還能降低聚合物的應(yīng)用成本。聚乙二醇(PEG)
是由環(huán)氧乙垸聚合而成的相對(duì)分子量低于20000的線性高分子，是一
種親水性聚合物，在水溶液中可快速溶解，具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫
度、熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能，而且無(wú)毒。將PEG共混入PPC中，可以 改善PPC的親水性，提高其熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和降解性能，促進(jìn) 其作為無(wú)毒耐熱易降解薄膜材料應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄
膜材料，由聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇共混復(fù)合而成，其中按重量百分
比計(jì)聚乙二醇的含量為20 60%，聚碳酸亞丙酯的含量為40 80%。 上述復(fù)合薄膜材料中的聚碳酸亞丙酯為二氧化碳與環(huán)氧丙垸共 聚生成，分子量在50000 200000 。聚乙二醇選用分子量為
2000~20000中的一種。
根據(jù)本發(fā)明，聚乙二醇最佳的分子量應(yīng)在4000以上，且隨著聚 乙二醇分子量的不同，復(fù)合材料中聚乙二醇的最佳質(zhì)量百分含量在 20 40%。上述組成可使復(fù)合材料的熱學(xué)性能、力學(xué)性能、降解速度、 成膜性及透明性均達(dá)到最優(yōu)化。聚乙二醇含量的進(jìn)一步增加可進(jìn)一步 提高復(fù)合材料的降解速度和力學(xué)性能，但同時(shí)也會(huì)造成復(fù)合材料過(guò)度 親水，耐水性變差，成膜性下降，從而限制其作為薄膜材料的應(yīng)用。
本發(fā)明所提供的上述可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料的制 備方法，其具體步驟如下
(1) 將PPC (聚碳酸亞丙酯)與PEG (聚乙二醇)分別溶于有 機(jī)溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的溶液；所述溶劑是三氯甲烷、二 氯甲烷、四氫呋喃和苯中任一種；
(2) 在室溫下將上述兩種溶液混合，并用超聲波充分混合均勻，
其中混合液中聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇的重量比是1: 0. 25 1: 1. 5;
(3) 于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻 璃模具中；
(4) 于4(TC真空干燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材料。
本發(fā)明所提供的復(fù)合薄膜材料擁有較好的成膜性和透明性。經(jīng)檢 測(cè)，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為30-63°C;復(fù)合薄膜材料在pH二5.5的緩沖 溶液中60天降解率達(dá)到10 43%;復(fù)合薄膜材料在pH=7.9的自來(lái) 水中60天降解率達(dá)到18 66%;埋土降解三個(gè)月后復(fù)合薄膜材料生
物降解率達(dá)到42 56%。產(chǎn)品的力學(xué)性能也得到一定的提高。
本發(fā)明所提供的可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料通過(guò)與聚 乙二醇的共混使聚碳酸亞丙酯的熱學(xué)性能、力學(xué)性能及降解性得到明 顯提高，而且聚乙二醇來(lái)源豐富，使得材料成本可大幅降低，可用于 制造可生物降解的高阻隔性包裝材料(如食品保鮮膜、醫(yī)藥包裝等)， 有效地解決了日益嚴(yán)重的白色污染問(wèn)題，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重 要的意義。本發(fā)明所提供的上述復(fù)合薄膜材料的制備方法工藝簡(jiǎn)單， 操作簡(jiǎn)便、容易實(shí)現(xiàn)、對(duì)設(shè)備依賴性低，用料少。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合非限定性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例一、
將PPC、分子量為4000的PEG分別溶于三氯甲垸配成質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為6%、 8%的溶液，在室溫下將這兩種溶液混合，并用超聲波充分混 合均勻，其中混合液中聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇的重量比是1.5: 1;
于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻璃模具中； 于4(TC真空干燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材料。對(duì)得到 的復(fù)合薄膜材料進(jìn)行測(cè)試，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度48°C、拉伸強(qiáng)度 23. OOMpa、 pH=5. 5緩沖溶液中60天降解率24. 66%、 pH二7. 9自來(lái)水 中60天降解率19. 80% 、埋土降解三個(gè)月降解率47. 32% 。 實(shí)施例二、
將PPC、分子量為6000的PEG分別溶于三氯甲烷配成質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為7%、 9%的溶液，在室溫下將這兩種溶液混合，并用超聲波充分混合均勻，其中混合液中聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇的重量比是1.5: 1; 于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻璃模具中；
于4(TC真空干燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材料。對(duì)得到 的復(fù)合薄膜材料進(jìn)行測(cè)試，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度51°C、拉伸強(qiáng)度
23. 78Mpa、 pH二5. 5緩沖溶液中60天降解率21. 65%、 pH二7, 9自來(lái)水 中60天降解率66. 61%、埋土降解三個(gè)月降解率55. 82% 。 實(shí)施例三、
將PPC、分子量為8000的PEG分別溶于三氯甲烷配成質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為6%、 8%的溶液，在室溫下將這兩種溶液混合，并用超聲波充分混 合均勻，其中混合液中聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇的重量比是2: 1; 于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻璃模具中； 于4(TC真空干燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材料。對(duì)得到 的復(fù)合薄膜材料進(jìn)行測(cè)試，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度50°C、拉伸強(qiáng)度
24. 63Mpa、 pH二5. 5緩沖溶液中60天降解率42. 10%、 pH=7. 9自來(lái)水 中60天降解率32. 77%、埋土降解三個(gè)月降解率52. 50% 。 實(shí)施例四、
將PPC、分子量為10000的PEG分別溶于三氯甲烷配成質(zhì)量分 數(shù)為8%、 7%的溶液，在室溫下將這兩種溶液混合，并用超聲波充分 混合均勻，其中混合液中聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇的重量比是2: 1; 于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻璃模具中； 于4(TC真空干燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材料。對(duì)得到 的復(fù)合薄膜材料測(cè)試，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度57。C、拉伸強(qiáng)度25.91Mpa、
pH=5. 5緩沖溶液中60天降解率16. 02%、 pH=7. 9自來(lái)水中60天降解 率20.73%、埋土降解三個(gè)月降解率50.49%。
權(quán)利要求
1、一種可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料，其特征在于是由聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇共混復(fù)合而成，其中按重量百分比計(jì)聚乙二醇的含量為20～60％，聚碳酸亞丙酯的含量為40～80％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料， 其特征在于所述聚碳酸亞丙酯為二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚生成，分 子量在50000 200000。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料， 其特征在于所述聚乙二醇是分子量在2000 20000中的一種。
4、 一種權(quán)利要求1所述的可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料的制備方法，其特征在于其歩驟如下(1) 將聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇分別溶于有機(jī)溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 10%的溶液；(2) 在室溫下將上述兩種溶液混合，并用超聲波充分混合均勻，其中混合液中聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇的重量比是1: 0. 25 1: 1. 5;(3) 于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻 璃模具中；(4) 于4(TC真空千燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料 的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑是三氯甲烷、二氯甲垸、四 氫呋喃和苯中任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可降解脂肪族聚碳酸酯復(fù)合薄膜材料及其制備方法，復(fù)合薄膜材料是由聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇共混復(fù)合而成，其中按重量百分比計(jì)聚乙二醇的含量為20～60％，聚碳酸亞丙酯的含量為40～80％；其制備方法是將聚碳酸亞丙酯與聚乙二醇分別溶于有機(jī)溶劑配成溶液；將兩種溶液按比例混合均勻，于室溫下?lián)]發(fā)除去大部分溶劑后，將混合液澆鑄于平板玻璃模具中；經(jīng)真空干燥至恒質(zhì)量，即獲得PPC-PEG復(fù)合薄膜材料。本發(fā)明所提供的復(fù)合薄膜材料明顯提高了聚碳酸亞丙酯的特性，有效地解決了日益嚴(yán)重的白色污染問(wèn)題，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要的意義，其制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便、容易實(shí)現(xiàn)、對(duì)設(shè)備依賴性低，用料少。
文檔編號(hào)C08L69/00GK101348605SQ20081014894
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者劉慧宏, 盧凌彬, 龐素娟, 張亞男, 陽(yáng) 曹, 強(qiáng) 林, 潘莉莎 申請(qǐng)人:海南大學(xué)