专利名称：一种高岭土改性聚己内酯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高岭土改性聚己内酯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚己内酯(PCL)是一种微生物降解型的热塑性塑料，以其良好的生物降解性和较好的力学性能得到了科学界和工业界的广泛关注，应用于可控释药物载体、细胞、组织培养基架；完全可降解塑料手术缝合线；高强度的薄膜丝状成型物；塑料低温冲击性能改性剂和增塑剂；医用造型材料、工业、美术造型材料、玩具、有机着色剂、热复写墨水附着剂、热熔胶合剂等。但聚己内酯与目前工业上广泛应用的石油基工程塑料相比，其强度和韧性相对较差，从而大大限制了它的应用范围，因此对PCL进行改性以提高其使用性能是非常有必要的，其中共混改性的方法是最容易实现的，但目前对其进行性能改性的报道比较少。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高岭土改性聚己内酯复合材料及其制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种高岭土改性聚己内酯复合材料，由下述组分按重量百分比制成:
聚己内酯80-90份
改性高岭土5-20份
聚己内酯接枝马来酸酐3-8份
抗氧化剂0.1-5份
所述聚己内酯为线形聚己内酯，其重均分子量为10000-100000g/mol。所述的改性高岭土是由硬脂酸、十八烷基三甲基溴化铵与高岭土按质量比为15-20:5-10:40-50 组成。所述聚己内酯接枝马来酸酐的接枝率为0.3%_2%。抗氧化剂为三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganoxl68)、四[β-(3,5_ 二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸]季戍四醇酯(简称IrganoxlOlO)、I, 3, 5-三甲基-2,4,6- (3,5-二叔丁基-4-轻基苯甲基)苯(简称Irganoxl330)中的至少一种。一种制备上述的高岭土改性聚己内酯复合材料的方法，包括以下步骤:
(I)按质量比，将硬脂酸添加到由十八烷基三甲基溴化铵与高岭土组成的水溶液中，力口热搅拌，抽滤、洗涤、干燥得改性高岭土 ；
(2 )按配比称取干燥的聚己内酯、聚己内酯接枝马来酸酐和抗氧剂，并通过高速混合机搅拌10 12分钟，形成混合物料；
(3)将(2)中的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在其第三区、第四区或第五区处通过侧位加料的方式加入经(I)制备的干燥改性高岭土，然后挤出、造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料。所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为120 180r/min、各区温度为一区温度70 100°C，二区温度160 190°C，三区温度170 200°C，四区温度160 200°C，五区温度160 200°C，六区温度160 200°C，机头温度150 190°C
本发明具有下述有益效果:
1、本发明在PCL加工过程中通过引用改性高岭土及聚己内酯接枝马来酸酐改善聚己内酯的力学性能，大大提高了复合材料的强度及耐热性，使得制备得到的复合材料同时兼具很好的强度、韧性、耐热性等性能。2、煅烧高岭土经过硬脂酸、十八烷基三甲基溴化铵改性处理之后在高聚物中的分散性得到改善，减少团聚，从而增强无机粒子与基体的粘结强度；
3、聚己内酯接枝马米酸酐(PCL-g-MAH)的加入既能够减少无机粒子在高聚物中的团聚，又在有机高聚物之间起到桥梁作用，形成模量梯度的界面过渡层，与高岭土产生很好的协同改性作用，提高了复合材料力学性能和耐热性。
具体实施例方式
下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。在下述各个实施例中，聚己内酯为线形聚己内酯，其重均分子量为10000-100000g/mol。聚己内酯接枝马来酸酐(PCL-g-MAH)接枝率为0.3%_2%。抗氧剂为巴斯夫公司的三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganoxl68)、四[β - (3, 5-二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸]季戍四醇酯(简称IrganoxlOlO)和I, 3, 5-三甲基-2,4,6- (3,5- 二叔丁基-4-轻基苯甲基)苯(简称Irganoxl330)中的至少一种。下述实施例中使用的改性高岭土是按质量比为15-20:5-10:40-50，将硬脂酸添加到由十八烷基三甲基溴化铵与高岭土组成的水溶液中，加热搅拌，抽滤、洗涤、干燥得改性高岭土 ；其中硬脂酸作为改性剂使高岭土表面有机化。聚己内酯与改性高岭土是需要先经干燥处理的，聚己内酯一般要在80 V下干燥烘干8小时；改性高岭土于90°C下干燥烘干10小时。实施例1
称取聚己内酯90份、改性高岭土 7份、聚己内酯接枝马来酸酐3份、Irganoxl68为0.5份，并将它们通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料；将前述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在第三区处通过侧位加料的方式加入改性高岭土，然后挤出，造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料。其中双螺杆挤出机一区温度80°C、二区温度170°C、三区温度180°C、四区温度170°C、五区温度180°C、六区温度180°C，机头温度180°C，螺杆转速为160r/min。实施例2
称取聚己内酯80份、改性高岭土 12份、聚己内酯接枝马来酸酐8份、Irganoxl68为
0.5份，Irganox1330为4.5份，并将它们通过高速混合机搅拌12分钟，形成混合物料；将前述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在第四区处通过侧位加料的方式加入改性高岭土，然后挤出，造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料；其中双螺杆挤出机的一区温度70°C、二区温度160°C、三区温度170°C、四区温度160°C、五区温度160°C、六区温度160°C，机头温度150°C，螺杆转速为120r/min。实施例3
称取聚己内酯80份、改性高岭土 15份、聚己内酯接枝马来酸酐5份、IrganoxlOlO为
0.1份，并将它们通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料；将前述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在第三区处通过侧位加料的方式加入改性高岭土，然后挤出，造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料；其中双螺杆挤出机一区温度80°C、二区温度170°C、三区温度180°C、四区温度170°C、五区温度180°C、六区温度180°C，机头温度180°C，螺杆转速为180r/min。实施例4
称取聚己内酯82份、改性高岭土 13份、聚己内酯接枝马来酸酐5份、Irganoxl68为0.2份、IrganoxlOlO为2份，并将它们通过高速混合机搅拌10分钟,形成混合物料；将前述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在第五区处通过侧位加料的方式加入改性高岭土，然后挤出，造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料；其中双螺杆挤出机一区温度100°C、二区温度190°C、三区温度200°C、四区温度200°C、五区温度200°C、六区温度200°C，机头温度190°C，螺杆转速为180r/min。实施例5
称取聚己内酯90份、改性高岭土 5份、聚己内酯接枝马来酸酐5份、IrganoxlOlO为
0.9份，并将它们通过高速混合机 搅拌12分钟，形成混合物料；将前述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在第三区处通过侧位加料的方式加入改性高岭土，然后挤出，造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料；其中双螺杆挤出机一区温度80°C、二区温度170°C、三区温度180°C、四区温度170°C、五区温度180°C、六区温度180°C，机头温度180°C，螺杆转速为120r/min。实施例6
称取聚己内酯87份、改性高岭土 9份、聚己内酯接枝马来酸酐4份、Irganoxl330为1.1份，并将它们通过高速混合机搅拌10分钟，形成混合物料；将前述混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在第三区处通过侧位加料的方式加入改性高岭土，然后挤出，造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料；其中双螺杆挤出机一区温度80°C、二区温度170°C、三区温度180°C、四区温度170°C、五区温度180°C、六区温度180°C，机头温度180°C，螺杆转速为160r/min。性能测试:
将上述实施1-5制备的高岭土改性聚己内酯复合材料用注塑机制成样条测试。为了更好地体现本发明的高岭土改性聚己内酯复合材料的优越性能，同时将现有的聚己内酯按相同的方法制成样条作为对比例与本发明的材料进行性能对比，其结果数据见表I。其中:拉伸强度按ASTM D 638标准测试，断裂伸长率按ASTM D 638标准测试，弯曲强度和弯曲模量按ASTM D790标准测试，缺口冲击强度按ASTM D256标准测试，热变形温度按ASTM D648标准测试。表I各产品性能测试表
权利要求
1.一种高岭土改性聚己内酯复合材料，其特征在于:由下述组分按重量份制备制成: 聚己内酯80-90份 改性高岭土5-20份 聚己内酯接枝马来酸酐3-8份 抗氧化剂0.1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种高岭土改性聚己内酯复合材料，其特征在于:所述聚己内酯为线形聚己内酯，其重均分子量为10000-100000g/mol。
3.根据权利要求1所述的一种高岭土改性聚己内酯复合材料,其特征在于:所述的改性高岭土是由硬脂酸、十八烷基三甲基溴化铵与高岭土按质量比为15-20 5-10:40-50组成。
4.根据权利要求1所述的一种高岭土改性聚己内酯复合材料，其特征在于:所述聚己内酯接枝马来酸酐的接枝率为0.3%-2%。
5.根据权利要求1所述的一种高岭土改性聚己内酯复合材料，其特征在于:所述抗氧化剂为三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、I，3，5-三甲基-2，4，6- (3,5- 二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的至少一种。
6.一种制备如权利要求1所述的高岭土改性聚己内酯复合材料的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)按质量比，将硬脂酸添加到由十八烷基三甲基溴化铵与高岭土组成的水溶液中，力口热搅拌，抽滤、洗涤、干燥得改性高岭土 ； (2)按配比称取干燥的聚己内酯、聚己内酯接枝马来酸酐和抗氧剂，并通过高速混合机搅拌10 12分钟，形成混合物料； (3)将(2)中的混合物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融反应，在其第三区、第四区或第五区处通过侧位加料的方式加入经(1)制备的干燥改性高岭土，然后挤出、造粒得高岭土改性聚己内酯复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为.120 180r/min、各区温度为一区温度70 100°C，二区温度160 190°C，三区温度170 .200°C，四区温度160 200°C，五区温度160 200°C，六区温度160 200°C，机头温度.150 190°C。
全文摘要
本发明提供一种高岭土改性聚己内酯复合材料，是由聚己内酯与改性高岭土、聚己内酯接枝马来酸酐及抗氧化剂通过混合、熔融挤出制备而成。本发明通过引用改性高岭土及聚己内酯接枝马来酸酐改善聚己内酯的力学性能，大大提高了复合材料的强度及耐热性，使得制备得到的复合材料同时兼具很好的强度、韧性、耐热性等性能。
文档编号B29C47/92GK103113731SQ20131005443
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者杨桂生, 刘凯 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司