一种高强高韧生物降解塑料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物降解塑料技术领域，具体涉及一种高强高韧生物降解塑料及其制备方法；包括原料有聚乳酸20～40份、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯20～40份、改性淀粉核壳粒子增韧剂10～20份、乳酸50～120份、对苯二甲酸15～30份、己二酸45～90份、1，4

【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧生物降解塑料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物降解塑料
，具体涉及一种高强高韧生物降解塑料及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料制品的发展，给人类生活带来了极大的便利，但是，多年来对塑料制品的使用，尤其是对包装塑料袋的使用，发现，塑料制品难降解，会造成“白色污染”，会危害环境，影响人类的正常生活，甚至危机人类的健康。为此，发展可降解的塑料是塑料制品行业必然的选择之一。
[0003]现有对可降解塑料有一些重要的成果，如，聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、PBAT、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）等。其中PLA的强度和模量均高于PE、PP、PS、PET等工程塑料，冲击韧性与PS相近，断裂伸长率略高于PS，透明度高、气体阻隔性好，在一定程度上可以代替工程塑料使用；PBAT是一种具有良好的柔韧性、抗冲击、热稳定性的生物可降解聚合物,且质地柔软、透明，与低密度聚乙烯相近，适用于加工农用、包装等薄膜产品。
[0004]PLA和PBAT虽然各自有足够的优点，能在某些领域代替传统塑料使用，但是以PLA和PBAT为代表的可生物降解塑料存在着明显的缺点。PLA是一种线型聚合物，主链缺乏柔性亚甲基段，导致其柔顺性差，分子链中含有手性碳原子和侧甲基，聚乳酸分子间易形成氢键，抑制了分子链的运动，使结晶速率降低，结晶性差；PBAT中无定形区比例高、结晶度偏低，影响了材料的强度，加上其成本高，因而制约了PBAT的广泛应用。对现有可降解塑料进行增韧增强改性，增强力学性能，使其薄型化是降低其成本，扩宽应用范围的重要手段之一。
[0005]现有对生物降解塑料的增韧增强性不是很好，一些问题不能得到很好的解决，如普通增韧剂或增强剂不能降解，生物降解塑料共混改性时，会出现界面相容性问题，较大程度的降低材料的韧性和强度等。为此，寻找可降解的增韧剂对提高PLA等具有高强度的生物降解塑料具有积极的意义，充分利用PLA的高强度和PBAT的高韧性，合理的平衡“刚韧平衡”对提高生物降解塑料的强度和韧性，拓宽生物降解塑料的应用范围，具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高强高韧生物降解塑料及其制备方法，由单体直接聚合生成具有高强度高韧性的聚合物，同时添加改性淀粉核壳粒子增韧剂，均匀分散在聚乳酸和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯基体中，在聚合物中提供应力通道，提高生物降解塑料的强度和韧性。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强高韧生物降解塑料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸20～40份，聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯20～40份，改性淀粉核壳粒子增韧剂10～20份，乳酸50～120份，对
苯二甲酸15～30份，己二酸45～90份，1，4
‑
丁二醇10～20份，催化剂0.3～1份，引发剂1～1.5份；高强高韧生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：取二分之一质量份数的乳酸、二分之一质量份数的1，4
‑
丁二醇和质量份数的对苯二甲酸混合均匀，形成混合液A；取剩余质量份数的乳酸、剩余质量份数的1，4
‑
丁二醇和质量份数的己二酸混合均匀，形成混合液B；将混合液A和混合液B同时泵送到反应容器中，同时，向反应容器中加入质量份数的催化剂和质量份数的引发剂，并以60～120r/min的速度搅拌，向反应容器中通入10～30ml/min的氮气，对反应容器加热到180～230℃，反应2～3h，升高温度至250～260℃，保温2～3h，得到混合物C；步骤二：向步骤一中得到的混合物C中加入质量份数的聚乳酸和质量份数的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯，以60～80r/min的速度搅拌1～1.5h，将低温度至200～210℃，加入质量份数的改性淀粉核壳粒子增韧剂，以60～80r/min的速度搅拌10～20min后，转移到平板硫化机中，热压、冷却成型，得到高强高韧生物降解塑料。
[0008]进一步方案，优选改性淀粉核壳粒子增韧剂为，以酯化淀粉为核，以甲基丙烯酸甲酯和2
‑
亚甲基
‑
1,3
‑
二氧烷为壳层，开环聚合包覆在酯化淀粉外层制成改性淀粉核壳粒子增韧剂，即取质量份数为10g的酯化淀粉与80g的去离子水加入到反应容器中，在氮气氛围下，以300～400r/min的速度搅拌，水浴加热到80～90℃，搅拌30min后，加入质量份数为2～3g的过硫酸钾，取质量份数为10g的2
‑
亚甲基
‑
1,3
‑
二氧烷和质量份数为20g甲基丙烯酸甲酯混合均匀后，逐滴缓慢滴加进入反应容器中，滴加完毕后继续反应2～3h，得到改性淀粉核壳粒子增韧剂，其反应有：。
[0009]进一步方案，优选改性淀粉核壳粒子增韧剂制备中的酯化淀粉为，使用100g的乙酸乙酯将20～30g的玉米淀粉分散均匀，加入1～2g二甲基亚砜作为催化剂，加入3～4g的丙烯酰氯，水浴加热到50～60℃，以60～80r/min的速度搅拌2～3h后反应得到，其反应有：
。
[0010]进一步方案，优选催化剂为浓硫酸、钛酸四丁酯、三氧化二锑、辛酸亚锡、四硼酸钠中的一种或多种。
[0011]进一步方案，优选引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈中的一种或多种。
[0012]进一步方案，优选高强高韧生物降解塑料的制备方法步骤一中，乳酸、对苯二甲酸、己二酸、1，4
‑
丁二醇在催化剂和引发剂的作用下发生聚合反应，将乳酸分子引入聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的分子链中，其反应有：。
[0013]进一步方案，优选高强高韧生物降解塑料的制备方法步骤二中，平板硫化机中，热压温度为180～200℃、热压压强为1～2Mpa，热压时间为1～3min。
[0014]本专利技术的有益效果：1、将聚乳酸和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯熔融共混，加入改性淀粉核壳粒子增韧剂改善共混时界面相容性问题，同时以乳酸、对苯二甲酸、己二酸和1，4
‑
丁二醇为单体，在催化剂、引发剂和加热的作用下聚合成聚合物，在聚合过程中，将乳酸分子引入到聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的分子链中，分子链结构同时具有聚乳酸高强度和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯高韧性的特性；在高温熔融聚合过程中，聚乳酸和聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯中的部分分子结构同样参与聚合过程，使得形成的聚合物混合物相容性好，整体的刚韧平衡性能较好，得到了高强高韧的生物降解塑料。
[0015]2、改性淀粉核壳粒子增韧剂为具有核壳结构的粒子增韧剂，以酯化淀粉为核，以甲基丙烯酸甲酯和2
‑
亚甲基
‑
1,3
‑
二氧烷为壳层，开环聚合包覆在酯化淀粉外层制成改性淀粉核壳粒子增韧剂，核层为淀粉，为可降解材料，壳层通过开环聚合的方法，在甲基丙烯酸甲酯主链上引入酯基，使得壳层也变为可降解材料，整个改性淀粉核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高韧生物降解塑料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：聚乳酸20～40份，聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯20～40份，改性淀粉核壳粒子增韧剂10～20份，乳酸50～120份，对苯二甲酸15～30份，己二酸45～90份，1，4
‑
丁二醇10～20份，催化剂0.3～1份，引发剂1～1.5份；所述高强高韧生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：取二分之一质量份数的乳酸、二分之一质量份数的1，4
‑
丁二醇和质量份数的对苯二甲酸混合均匀，形成混合液A；取剩余质量份数的乳酸、剩余质量份数的1，4
‑
丁二醇和质量份数的己二酸混合均匀，形成混合液B；将混合液A和混合液B同时泵送到反应容器中，同时，向反应容器中加入质量份数的催化剂和质量份数的引发剂，并以60～120r/min的速度搅拌，向反应容器中通入10～30ml/min的氮气，对反应容器加热到180～230℃，反应2～3h，升高温度至250～260℃，保温2～3h，得到混合物C；步骤二：向步骤一中得到的混合物C中加入质量份数的聚乳酸和质量份数的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯，以60～80r/min的速度搅拌1～1.5h，将低温度至200～210℃，加入质量份数的改性淀粉核壳粒子增韧剂，以60～80r/min的速度搅拌10～20min后，转移到平板硫化机中，热压、冷却成型，得到高强高韧生物降解塑料。2.根据权利要求1所述的高强高韧生物降解塑料，其特征在于：所述改性淀粉核壳粒子增韧剂为，取质量份数为10g的酯化淀粉与80g的去离子水加入到反应容器中，在氮气氛围下，以300～400r/...

【专利技术属性】
技术研发人员：张余，王卓，
申请(专利权)人：张余，
类型：发明
国别省市：