专利名称：一种可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备 方法，具体涉及一种以聚碳酸亚丙酯和聚乙二醇为原料复合制备得到 可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法。
背景技术：
以二氧化碳为原料制备的脂肪族聚碳酸酯是一类拥有可生物降 解性质的聚合物。由于脂肪族聚碳酸酯的合成原料中利用了污染大气
的二氧化碳气体，避免了"温室效应"的发生，属于废弃物循环利用； 与此同时脂肪族聚碳酸酯本身还具有可生物降解的特性，可解决困扰 世界的"白色污染"问题，因此具有非常重要的社会效益和环保价值。 经过几十年的努力，脂肪族聚碳酸酯家族中二氧化碳与环氧丙烷的聚 合物——聚碳酸亚丙酯(PPC)的合成催化技术不断获得改进，合成 成本不断降低，材料的改性空间得以增加，加大了材料的使用范围。 PPC不仅无毒、无污染、不易燃，而且具有良好的透明性、高阻隔性。 同时PPC作为一种脂肪族聚酯，主链上酯基的存在使其具有一定的 水解性和生物降解性，而醚键的存在使链段容易绕醚键发生旋转，增 大了链段的柔性。但PPC的热稳定性及玻璃化转变温度较低，力学 性能较差，还不能够满足工业加工及生活应用的要求。而且PPC虽 然具有较好的酶促降解性能，但是在非酶环境中其降解性能较差，降
解速度仍有待加强。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种以聚碳酸亚丙 酯和聚乙二醇为原料复合制备得到的可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄 膜材料，该材料在保持了基体材料原有特性的同时，热学性能、力学 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 为一种可降解薄膜加以使用。
本发明的另一 目的是提供一种上述复合薄膜材料的制备方法。 为了获得综合性能优异的聚合物材料，对己有聚合物的共混改性 己成为提高聚合物性能、发展新型聚合物材料的一种有效途径，通过 与其它组分复合共混可解决单一组分所具有的性能缺陷。同时，使用 较廉价的组分加以共混还能降低聚合物的应用成本。聚乙二醇(PEG)
是由环氧乙垸聚合而成的相对分子量低于20000的线性高分子，是一
种亲水性聚合物，在水溶液中可快速溶解，具有较高的玻璃化转变温
度、热稳定性及力学性能，而且无毒。将PEG共混入PPC中，可以 改善PPC的亲水性，提高其热稳定性、力学性能和降解性能，促进 其作为无毒耐热易降解薄膜材料应用于生产生活中。
本发明所采用的技术方案是 一种可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄
膜材料，由聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇共混复合而成，其中按重量百分
比计聚乙二醇的含量为20 60%，聚碳酸亚丙酯的含量为40 80%。 上述复合薄膜材料中的聚碳酸亚丙酯为二氧化碳与环氧丙垸共 聚生成，分子量在50000 200000 。聚乙二醇选用分子量为
2000~20000中的一种。
根据本发明，聚乙二醇最佳的分子量应在4000以上，且随着聚 乙二醇分子量的不同，复合材料中聚乙二醇的最佳质量百分含量在 20 40%。上述组成可使复合材料的热学性能、力学性能、降解速度、 成膜性及透明性均达到最优化。聚乙二醇含量的进一步增加可进一步 提高复合材料的降解速度和力学性能，但同时也会造成复合材料过度 亲水，耐水性变差，成膜性下降，从而限制其作为薄膜材料的应用。
本发明所提供的上述可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料的制 备方法，其具体步骤如下
(1) 将PPC (聚碳酸亚丙酯)与PEG (聚乙二醇)分别溶于有 机溶剂，配成质量分数为5 10%的溶液；所述溶剂是三氯甲烷、二 氯甲烷、四氢呋喃和苯中任一种；
(2) 在室温下将上述两种溶液混合，并用超声波充分混合均匀，
其中混合液中聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇的重量比是1: 0. 25 1: 1. 5;
(3) 于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻 璃模具中；
(4) 于4(TC真空干燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材料。
本发明所提供的复合薄膜材料拥有较好的成膜性和透明性。经检 测，其玻璃化转变温度为30-63°C;复合薄膜材料在pH二5.5的缓冲 溶液中60天降解率达到10 43%;复合薄膜材料在pH=7.9的自来 水中60天降解率达到18 66%;埋土降解三个月后复合薄膜材料生
物降解率达到42 56%。产品的力学性能也得到一定的提高。
本发明所提供的可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料通过与聚 乙二醇的共混使聚碳酸亚丙酯的热学性能、力学性能及降解性得到明 显提高，而且聚乙二醇来源丰富，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装材料(如食品保鲜膜、医药包装等)， 有效地解决了日益严重的白色污染问题，对于生态环境的保护具有重 要的意义。本发明所提供的上述复合薄膜材料的制备方法工艺简单， 操作简便、容易实现、对设备依赖性低，用料少。
具体实施方式
下面结合非限定性实施例对本发明作进一步说明。 实施例一、
将PPC、分子量为4000的PEG分别溶于三氯甲垸配成质量分数 为6%、 8%的溶液，在室温下将这两种溶液混合，并用超声波充分混 合均匀，其中混合液中聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇的重量比是1.5: 1;
于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻璃模具中； 于4(TC真空干燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材料。对得到 的复合薄膜材料进行测试，其玻璃化转变温度48°C、拉伸强度 23. OOMpa、 pH=5. 5缓冲溶液中60天降解率24. 66%、 pH二7. 9自来水 中60天降解率19. 80% 、埋土降解三个月降解率47. 32% 。 实施例二、
将PPC、分子量为6000的PEG分别溶于三氯甲烷配成质量分数 为7%、 9%的溶液，在室温下将这两种溶液混合，并用超声波充分混合均匀，其中混合液中聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇的重量比是1.5: 1; 于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻璃模具中；
于4(TC真空干燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材料。对得到 的复合薄膜材料进行测试，其玻璃化转变温度51°C、拉伸强度
23. 78Mpa、 pH二5. 5缓冲溶液中60天降解率21. 65%、 pH二7, 9自来水 中60天降解率66. 61%、埋土降解三个月降解率55. 82% 。 实施例三、
将PPC、分子量为8000的PEG分别溶于三氯甲烷配成质量分数 为6%、 8%的溶液，在室温下将这两种溶液混合，并用超声波充分混 合均匀，其中混合液中聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇的重量比是2: 1; 于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻璃模具中； 于4(TC真空干燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材料。对得到 的复合薄膜材料进行测试，其玻璃化转变温度50°C、拉伸强度
24. 63Mpa、 pH二5. 5缓冲溶液中60天降解率42. 10%、 pH=7. 9自来水 中60天降解率32. 77%、埋土降解三个月降解率52. 50% 。 实施例四、
将PPC、分子量为10000的PEG分别溶于三氯甲烷配成质量分 数为8%、 7%的溶液，在室温下将这两种溶液混合，并用超声波充分 混合均匀，其中混合液中聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇的重量比是2: 1; 于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻璃模具中； 于4(TC真空干燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材料。对得到 的复合薄膜材料测试，其玻璃化转变温度57。C、拉伸强度25.91Mpa、
pH=5. 5缓冲溶液中60天降解率16. 02%、 pH=7. 9自来水中60天降解 率20.73%、埋土降解三个月降解率50.49%。
权利要求
1、一种可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料，其特征在于是由聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇共混复合而成，其中按重量百分比计聚乙二醇的含量为20～60％，聚碳酸亚丙酯的含量为40～80％。
2、 根据权利要求1所述的可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料， 其特征在于所述聚碳酸亚丙酯为二氧化碳与环氧丙烷共聚生成，分 子量在50000 200000。
3、 根据权利要求1所述的可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料， 其特征在于所述聚乙二醇是分子量在2000 20000中的一种。
4、 一种权利要求1所述的可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料的制备方法，其特征在于其歩骤如下(1) 将聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇分别溶于有机溶剂，配成质量分数为5 10%的溶液；(2) 在室温下将上述两种溶液混合，并用超声波充分混合均匀，其中混合液中聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇的重量比是1: 0. 25 1: 1. 5;(3) 于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻 璃模具中；(4) 于4(TC真空千燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材
5、根据权利要求4所述的可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料 的制备方法，其特征在于所述有机溶剂是三氯甲烷、二氯甲垸、四 氢呋喃和苯中任一种。
全文摘要
本发明公开了一种可降解脂肪族聚碳酸酯复合薄膜材料及其制备方法，复合薄膜材料是由聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇共混复合而成，其中按重量百分比计聚乙二醇的含量为20～60％，聚碳酸亚丙酯的含量为40～80％；其制备方法是将聚碳酸亚丙酯与聚乙二醇分别溶于有机溶剂配成溶液；将两种溶液按比例混合均匀，于室温下挥发除去大部分溶剂后，将混合液浇铸于平板玻璃模具中；经真空干燥至恒质量，即获得PPC-PEG复合薄膜材料。本发明所提供的复合薄膜材料明显提高了聚碳酸亚丙酯的特性，有效地解决了日益严重的白色污染问题，对于生态环境的保护具有重要的意义，其制备方法工艺简单，操作简便、容易实现、对设备依赖性低，用料少。
文档编号C08L69/00GK101348605SQ20081014894
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者刘慧宏, 卢凌彬, 庞素娟, 张亚男, 阳 曹, 强 林, 潘莉莎 申请人:海南大学