一种可生物降解的色母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可生物降解的色母粒及其制备方法，通过对聚乳酸材料进行修饰改性，并在制备色母粒的过程中加入纳米金刚石颗粒以及高岭土管状纳米材料，在制备得到的色母粒材料中形成致密的网络结构，提高了色母粒材料的强度、韧性、模量等性能。将纳米抗菌颗粒加入色母粒材料中，能够有效地杀灭周边细菌，从而拓宽了色母粒材料的应用范围和场景。宽了色母粒材料的应用范围和场景。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的色母粒及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料改性
，具体涉及一种可生物降解的色母粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着塑料工业的不断发展，塑料的需求量也随之大量增加。由于塑料产品不容易进行分解及回收利用，其废弃物也成为了有害的白色垃圾，污染着环境。
[0003]可生物降解塑料材料由于具有良好的生物降解性能，可广泛应用于各行各业。理想的生物降解塑料是一种具有优良的使用性能、废弃后可被环境中的微生物完全分解，并最终被分解为无机物而成为自然界中碳素循环的一个组成部分的高分子材料。目前，可完全生物降解的塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纤维素、甲壳质)或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性能的高分子制得，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等塑料材料。以淀粉等天然物质为基础的生物降解塑料目前主要包括以下几类：聚乳酸、聚羟基烷酸酯、淀粉塑料、生物工程塑料、生物通用塑料等。
[0004]聚乳酸是一种热塑性脂肪族聚酯，是目前使用最广泛的生物塑料之一，具有良好的加工性能和综合力学性能。聚乳酸也具备良好的生物相容性，但是其韧性较差、降解速率缓慢、疏水性强、缺乏反应性侧链基团的缺点，从而限制了其在某些场合中的运用。聚合物共聚、聚合物复合和聚合物共混的方法是目前克服聚乳酸材料缺陷常用的方法，聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯共聚物是一种可完全降解的脂肪族芳香族共聚酯，具有良好的韧性及较快的生物降解速率，但是其强度和模量较低，也限制了其推广与应用。因此，将聚乳酸与聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯共聚物进行熔融共混改性，能够充分得二者的优点，并弥补其相互的缺陷。

技术实现思路

[0005]尽管聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯共聚物对聚乳酸进行共混改性能够克服其缺陷，但是改性后的材料的强度、模量等仍不能满足需要。同时，在面对某些特定需求时，材料的韧性、力学强度以及单一性能的塑料材料仍不能满足人们的需要。
[0006]为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本专利技术提供一种可生物降解的色母粒及其制备方法，通过对聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯共聚物和聚乳酸共混改性的塑料材料进行改性和添加，从而在不影响其原有性能的基础上，提高色母粒材料的强度、模量、韧性、热稳定性等性能，并具有良好的抗菌、抑菌性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种可生物降解的色母粒材料。
[0008]一种可生物降解的色母粒，按重量百分比计，由以下组分组成：修饰改性的聚乳酸40
‑
60％、聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯10
‑
20％、填料5
‑
10％、颜料2
‑
6％、相容剂1
‑
5％、纳米抗菌颗粒0.2
‑
1.0％，增塑剂和/或润滑剂和/或填充剂2
‑
4％，可生物降解的色母粒各组分重量配比之和为100％。
[0009]优选的，修饰改性的聚乳酸为片层结构的氧化铝修饰改性的聚乳酸。
[0010]优选的，所述填料为氟硅烷改性的纳米金刚石颗粒和高岭土管状纳米材料的混合物，其中，氟硅烷改性的纳米金刚石颗粒与高岭土管状纳米材料的重量比为(1
‑
2)：1。
[0011]优选的，氟硅烷改性的纳米金刚石颗粒的粒径尺寸为10
‑
30纳米，高岭土管状纳米材料的内径为20
‑
50纳米，长径比为20
‑
30。
[0012]优选的，氟硅烷改性的纳米金刚石颗粒所采用的氟硅烷为十七氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
[0013]优选的，相容剂为硅烷偶联剂KH550。
[0014]优选的，纳米抗菌颗粒为纳米二氧化钛和/或纳米银颗粒，纳米二氧化钛与纳米银颗粒的粒径分别为20
‑
40纳米和20
‑
30nm，采用二者混合物时，二者重量比为(2
‑
4)：1。
[0015]其中，修饰改性的聚乳酸的制备采用片层结构的氧化铝进行修饰改性，具体制备方法包括如下步骤：
[0016](1)将片层结构的氧化铝置于干燥箱中进行干燥处理；
[0017](2)将干燥处理后的片层结构的氧化铝与无水酒精按照一定的质量配比进行混合，置于容器中进行超声分散，获得分散均匀的氧化铝分散液；
[0018](3)将铝酸酯偶联剂与正丁醇按照一定的质量配比进行混合，向混合后的铝酸酯偶联剂和正丁醇溶液中加入步骤(2)获得的氧化铝分散液，然后进行恒温均匀搅拌，待修饰反应完成后，将获得的混合溶液进行降压过滤、离心处理、丙酮洗涤，将获得的产物进行真空干燥处理，最后研磨处理获得修饰的片层结构的氧化铝材料；
[0019](4)将聚乳酸均聚物与修饰改性的片层结构的氧化铝进行混合，加热使聚乳酸完全熔融，随后在减压条件下进行聚合反应一定时间，制备获得片层结构氧化铝修饰改性的聚乳酸。
[0020]优选的，步骤(1)中的干燥温度为50
‑
80℃，干燥时间为8
‑
10小时，片层结构氧化铝的平均粒径为20
‑
40μm。
[0021]优选的，步骤(2)中片层结构的氧化铝与无水酒精的质量比为1：1
‑
2，超声分散温度为30
‑
40℃，时间为1
‑
2小时。
[0022]优选的，步骤(3)中铝酸酯偶联剂与正丁醇的质量比为1：2
‑
3，修饰反应温度为70
‑
80℃，搅拌速率为500
‑
600r/min，反应时间为2
‑
3小时。
[0023]优选的，步骤(4)中片层结构的氧化铝在与聚乳酸均聚物组成的混合物中的质量占比为2
‑
8％，反应温度为120
‑
180℃，反应时间为12
‑
18小时，反应压力为0.09
‑
0.095MPa。
[0024]另一方面，本专利技术还提供了一种可生物降解的色母粒的制备方法。
[0025]一种可生物降解的色母粒的制备方法，具体包括如下的步骤：
[0026](1)将原料中的修饰改性的聚乳酸、聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯、填料、纳米抗菌颗粒分别进行真空干燥处理；
[0027](2)按照上述质量配比称取各组分原料，加入至混料机中进行均匀混合；
[0028](3)将步骤(2)中混合均匀后的各组分原料加入至三螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、拉条、切割造粒，获得可生物降解的色母粒材料。
[0029]优选的，步骤(1)中修饰改性的聚乳酸及聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯的干燥处理温度为50
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的色母粒，按重量百分比计，由以下组分组成：修饰改性的聚乳酸40
‑
60％、聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯10
‑
20％、填料5
‑
10％、颜料2
‑
6％、相容剂1
‑
5％、纳米抗菌颗粒0.2
‑
1.0％，增塑剂和/或润滑剂和/或填充剂2
‑
4％，可生物降解色母粒各组分重量配比之和为100％。2.根据权利要求1所述的可生物降解的色母粒，其特征在于：修饰改性的聚乳酸为片层结构的氧化铝修饰改性的聚乳酸。3.根据权利要求1
‑
2所述的可生物降解的色母粒，其特征在于：修饰改性的聚乳酸的具体制备方法包括如下步骤：(1)将片层结构的氧化铝置于干燥箱中进行干燥处理；(2)将干燥处理后的片层结构的氧化铝与无水酒精按照一定的质量配比进行混合，置于容器中进行超声分散，获得分散均匀的氧化铝分散液；(3)将铝酸酯偶联剂与正丁醇按照一定的质量配比进行混合，向混合后的铝酸酯偶联剂和正丁醇溶液中加入步骤(2)获得的氧化铝分散液，然后进行恒温均匀搅拌，待修饰反应完成后，将获得的混合溶液进行降压过滤、离心处理、去离子水洗涤，将获得的产物进行真空干燥处理，最后研磨处理获得修饰的片层结构的氧化铝材料；(4)将聚乳酸均聚物与修饰的片层结构的氧化铝进行混合，加热使聚乳酸完全熔融，随后在减压条件下进行聚合反应一定时间，制备获得片层结构氧化铝修饰改性的聚乳酸。4.根据权利要求1
‑
3所述的可生物降解的色母粒，其特征在于：步骤(1)中的干燥温度为50
‑
80℃，干燥时间为8
‑
10小时，片层结构氧化铝的平均粒径为20
‑
40μm；步骤(2)中片层结构的氧化铝与无水酒精的质量比为1：1
‑
2，超声分散温度为30
‑
40℃，时间为1
‑
2小时；步骤(3)中铝酸酯偶联剂与正丁醇的质量比为1：2
‑
3，修饰反应温度为70
‑
80℃，搅拌速率为500
‑
600r/min，反应时间为2
‑
3小时；步骤(4)中片层结构的氧化铝在与聚乳酸均聚物混合物中的质量占比为2
‑
8％，反应温度为120
‑
180℃，反应时间为12
‑
18小时，反应压力为0.09
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅立，李艳秋，赵建伟，赵辰，
申请(专利权)人：漯河市瑞博塑胶有限公司，
类型：发明
国别省市：