一种生物降解材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种生物降解材料，由重量百分比10%~35%的3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、10%~35%的己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、0~50%的聚乳酸、5%~25%的天然植物油、1%~10%的增塑剂以及0.02%~5%的反应促进剂组分组成，不但具有生物降解性，而且通过各组分相互之间的作用，体现出优异的力学性能，同时保持较好的透明性，非常适用于制备生物降解薄膜。本发明专利技术还公开了一种生物降解材料的制备方法，其工艺简单，易于控制，可操作性强，易于工业化生产并具有很好的经济效益，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及塑料材料领域，特别涉及一种生物降解材料及其制备方法和在制备生物降解薄膜中的应用。
技术介绍
自20世纪30年代塑料材料投入使用以来，以其质轻、价廉、外表光洁美观、耐腐蚀、生产工艺简单等卓越特性，广泛应用于国民经济各部门和人民生活各领域。世界塑料原料产量1991年首次突破一亿吨，至2003年世界塑料年产量已接近二亿吨，按体积计算已超过钢铁、铝、铜等金属材料产量的总和。1995年至2000年全球塑料产量年均增长速度为6.3%。根据预测，2026年全世界塑料需求量将达到3. 8亿吨，塑料工业已成为名副其实的第一大材料工业。·由于塑料的大量应用，废弃塑料制品也与日俱增，同时塑料大多性能稳定，因此，也出现了所谓的白色污染，给环境带来了很大的危害。近年来，积累国内外的成功经验，人们对废弃塑料的治理采取了积极的防御措施，诸如塑料包装材料的减量化，多次重复使用以及回收再利用等等。但是对于那些不易回收或者回收价值不大、回收利用在经济上难以运行的制品，如购物袋、一次性餐具等等，采用降解塑料则更为有利。其他制品如农用地膜，医用塑料制品等，也是降解塑料的巨大的潜在市场。降解塑料的主要适用领域是使用周期短，使用后的废弃物处置较难的产品。但是降解塑料在整个塑料大家庭中，是一个相当年轻的成员，目前还处于一个成长、完善的阶段。产品部分虽然已经商业化，但尚不成熟，在不断改善价格比、降低原材料成本以及拓宽市场中，都会遇到很多棘手的问题。国际专利W02007/134492A1公开了一种可完全生物降解塑料树脂及薄膜类制品的生产方法，原料主要包括淀粉、甘油、滑石粉、乙烯丙烯酸共聚物等，混合均匀后经过双螺杆挤出机进行造粒。但是该方法制备的薄膜，由于薄膜中有无机类和淀粉填充料的存在，因此，该薄膜不能保持良好的透明性，并且该薄膜的力学性能也不理想，存在着技术等缺陷。公开号为CN 101508830A的中国专利申请公开了一种生物可降解共聚酯组合物，其组成按重量百分比包括459^90%的聚丁二酸丁二醇酯三元共聚物、59^50%的聚乳酸、19T2%的增塑剂和19T5%的填充剂，所述的聚丁二酸丁二醇酯三元共聚物至少为聚丁二酸-己二酸丁二醇酯、聚丁二酸-对苯二甲酸丁二醇酯和聚丁二酸-乳酸丁二醇酯中的一种；所述的增塑剂至少为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯中的一种；所述的填充剂至少为滑石粉、竹粉、纳米级碳酸钙和纳米级钛硅复合剂中的一种。虽然该生物可降解共聚酯组合物具有生物可降解性，但是由于缺少增容剂和相容剂等组分，其力学性能不佳，制备的薄膜类塑料制品非常容易破损。
技术实现思路
本专利技术提供了一种生物降解材料，不但具有生物降解性，而且通过各组分相互之间的作用，体现出优异的力学性能，同时保持较好的透明性。一种生物降解材料，由以下重量百分比的组分组成3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物109^35% ；己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物10% 35%;聚乳酸0 50%;天然植物油5% 25%;增塑剂1% 10%;反应促进剂0.02% 5%。·本专利技术中3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、天然植物油、增塑剂以及反应促进剂，组合在一起体现良好的断裂伸长率和良好的拉伸强度，整体力学性能较好。作为优选，所述的生物降解材料，由以下重量百分比的组分组成3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物159^22% ；己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物159^22%;聚乳酸25% 50%;天然植物油14% 25% ；增塑剂5% 12%;反应促进剂1% 5%。本专利技术中3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、聚乳酸、天然植物油、增塑剂以及反应促进剂，组合在一起体现较好的断裂伸长率和优异的拉伸强度，综合性能优异。进一步优选，所述的生物降解材料，由以下重量百分比的组分组成3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物159^19% ；己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物159^19% ；聚乳酸37% 50% ；天然植物油14% 18% ；增塑剂5% 7% ；反应促进剂1% 2%。该重量百分比下的生物降解材料制备的生物降解薄膜，具有非常优异的拉伸强度和良好的断裂伸长率，非常适合于购物塑料袋等领域。3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物可采用市售的通用牌号，己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物也可采用市售的通用牌号。所述的聚乳酸为L型聚乳酸、D型聚乳酸或者LD混合型聚乳酸，聚乳酸可采用市售的通用牌号。在聚乳酸存在的条件下，该生物降解材料强度较好，提高了该生物降解材料的强度。所述的天然植物油为菜籽油、蓖麻油、豆油、花生油、椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油、桐油中的一种或两种以上。加入天然植物油，通过天然植物油中的反应活性基团与基体树脂(即3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物以及己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)的活性官能团相互作用，以达到增容目的。所述的增塑剂为山梨醇、聚乙二醇、乙酰化柠檬酸、甘油中的一种或两种以上。力口入增塑剂，提高聚合物链的移动性能，使生物降解材料的可塑效果得到提高，降低脆性，提高柔性。所述的反应促进剂为偶联剂、催化剂中的一种或两种。所述的偶联剂为硅烷化合物、异氰酸酯化合物中的一种或两种，作为优选，所述的偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚甲基对苯异氰酸酯(聚合MDI，简称PMDI)中的一种或者两种以上。所述的催化剂为有机酸、无机质子酸中的一种或两种。作为优选，所述的催化剂为柠檬酸、己二酸、丁二酸中的一种或者两种以上。本专利技术还提供了一种生物降解材料的制备方法，其工艺简单，易于控制，可操作性强。·所述的生物降解材料的制备方法，包括以下步骤将3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、天然植物油、增塑剂、反应促进剂以及选择性添加的聚乳酸混合均匀，得到混合后的物料；将混合后的物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混后拉条、切粒，得到颗粒状混合树脂；颗粒状混合树脂经干燥处理后，得到生物降解材料。3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物以及己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物使用前一般需要干燥，将其水分的重量百分含量控制在I. 0%以内即可。所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为35 45:1，熔融共混的温度为140°C 175°C。所述的生物降解材料在制备生物降解薄膜中的应用，由于具有优异的断裂伸长率和拉伸强度，并且保持了较好的透明性，特别适合制备生物降解薄膜。通过上述方法制备的生物降解材料可经单螺杆吹膜机吹膜制备生物降解薄膜。所述的单螺杆吹膜机的螺杆长径比为25:1 35: I。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点本专利技术生物降解材料中，主要组分3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、天然植物油以及选择性使用的聚乳酸(一种生物基材料)，由于四者特殊的分子结构，在特定的条件下都可被微生物分解，属于完全可降解生物材料。此外，3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、选择性使用的聚乳酸、增塑剂以及反应促进剂各组分组合在一起，各组分能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物降解材料，由以下重量百分比的组分组成：3？羟基丁酸和4？羟基丁酸共聚物？？？？？？？？？？？？？？？？？？10%~35%；己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物？？？？10%~35%；聚乳酸？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？0~50%；天然植物油？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？5%~25%；增塑剂？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？1%~10%；反应促进剂？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？0.02%~5%。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴永升，朱宝庆，李俊，
申请(专利权)人：广州碧嘉材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：