一种可降解生物基母粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种可降解生物基母粒及其制备方法与应用，属于高分子材料改性领域。本发明专利技术可降解生物基母粒包括生物降解聚酯和生物填料，生物降解聚酯和生物填料的重量比为20‑40：60‑80；所述生物填料来自于天然的生物质资源，所述生物填料中的总有机碳占生物填料中总碳重量的80％以上，所述生物填料的粒径D50为0.5～8μm；所述可降解生物基母粒中的总有机碳占可降解生物基母粒中总碳重量的60％‑100％。本发明专利技术以生物填料为原料制得了可降解生物基母粒，同时，本发明专利技术以该可降解生物基母粒为原料制得了生物可降解聚酯组合物，该生物可降解聚酯组合物生物可降解性好且具有优异的机械性质。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解生物基母粒及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种可降解生物基母粒及其制备方法与应用，属于高分子材料改性领域。
技术介绍
可生物降解聚酯是以生物资源为原料的一类高分子材料。相对于以石化资源为原料的石油基高分子，可生物降解聚酯能够在生物或生物化学作用过程中或生物环境中发生降解，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一。中国专利CN102597105A报道了以脂族二酸如己二酸、芳族二酸如对苯二甲酸和脂族二醇为原料获得的生物可降解的脂族-芳族聚酯是文献中和市场上已知的。这些聚合物的构成单体不可再生，这样不管它们的生物降解能力如何，它们对环境都会造成显著影响。此外，目前市面上出售的这类聚酯具有小于48摩尔％的芳族酸的量，因为在该阈值以上，这些聚酯的生物降解百分比显著降低。这明显限制了聚酯与可堆肥性相关联的高机械性质的用途，例如用于制造收集有机废物的袋子。堆肥是模仿自然界中使有机物回到生命循环的过程从而以受控和加速形式再现这些过程的工业方法。在自然界中，已产生的并不再有生命的有机物(干树叶、树枝、动物残骸等)被土壤中存在的微生物分解，这使其回到自然循环中。留下的较难降解的组分构成腐殖质，因此考虑到其缓慢但不断释放营养元素(氮、磷、钾等)以确保土地的持续肥力的能力，这些腐殖质是植物的重要食物提供者。因此工业堆肥是为了降低获得一类腐殖质，即堆肥所必需的时间和相对于自然获得的产物改进最终产物的品质而提供用于自然界中自发发生的微生物活动的合理管理的结构的方法。类似地，家庭堆肥是将来自厨房和花园食物碎屑的有机物质堆积在堆肥箱中或在地上挖掘出的洞中，并在比工业堆肥温和的条件下需氧降解的方法。特别地，家庭堆肥法中的需氧降解在室温(通常10至45℃)下进行。然而，现有技术中，生物降解性能较佳且能用于堆肥的生物可降解聚酯较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种可降解生物基母粒及其制备方法与应用，含有该母粒的生物可降解聚酯组合物具有优异的生物降解性能和撕裂强度。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种可降解生物基母粒，其包括生物降解聚酯和生物填料，生物降解聚酯和生物填料的重量比为20-40：60-80；所述生物填料来自于天然的生物质资源，所述生物填料中的总有机碳占生物填料中总碳重量的80％以上，所述生物填料的粒径D50为0.5～8μm；所述可降解生物基母粒中的总有机碳占可降解生物基母粒中总碳重量的60％-100％。上述生物填料以及可降解生物基母粒中的总有机碳(TOC)的含量按照ISO16620-2标准测试可得到。本专利技术可降解生物基母粒中生物填料的粒径测试方法为：a)取2.0～3.0g上述可降解生物基母粒置于坩埚中；b)将装有可降解生物基母粒的坩埚置于马弗炉中，700℃灼烧30～45分钟；c)按照GB/T19077.1《粒度分析激光衍射法》方法测定灼烧后的残留物的粒径。本专利技术选用合适粒径的生物填料制备母粒，可以制备高填充(≥65％)的生物基填充母粒，在降低母粒成本的基础上，保持母粒的使用性能，该母粒与其他降解材料形成组合物，具有较好的降解性能。需说明的是，上述生物填料，其粒径越大越不易团聚，有利于在生物降解聚酯中的分散；但当生物填料的粒径D50超过8μm时，由于生物填料的颗粒过大，它会影响后续薄膜等产品的表面特性(粗糙度)，进而影响了产品的性能。作为本专利技术所述可降解生物基母粒的优选实施方式，所述生物降解聚酯和生物填料的重量比为25-35：65-75。研究表明，生物降解聚酯与生物填料的重量比会影响含有所述可降解生物基母粒的聚酯组合物的生物降解性能和撕裂强度，在该优选重量比范围内，最终所得聚酯组合物的生物降解性能和撕裂强度均更优异。作为本专利技术所述可降解生物基母粒的优选实施方式，根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量，所述生物降解聚酯的熔融指数为8-80g/10min；优选地，所述生物降解聚酯的熔融指数为10-60g/10min；更优选地，所述生物降解聚酯的熔融指数为15-45g/10min。含有本专利技术可降解生物基母粒的聚酯组合物的生物降解性能和撕裂强度亦会受到母粒中生物降解聚酯熔融指数的影响，当所述生物降解聚酯的熔融指数为10-60g/10min时，所得聚酯组合物的生物降解性能和撕裂强度均更好，尤其是当其熔融指数为15-45g/10min时，所得聚酯组合物的生物降解性能和撕裂强度最佳。作为本专利技术所述可降解生物基母粒的优选实施方式，所述生物填料的粒径D50为0.8～6μm；更优选地，所述生物填料的粒径D50为1～5μm。作为本专利技术所述可降解生物基母粒的优选实施方式，如下(a)～(b)中的至少一项：(a)所述生物降解聚酯为聚乳酸、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸丁二醇酯共聚丁二酸丁二醇酯(PBSA)、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)、聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBSeT)中的至少一种；(b)所述生物填料来自动物骨头、蛋壳类、珊瑚、贝壳、牡蛎、珍珠层中的至少一种。作为本专利技术所述可降解生物基母粒的优选实施方式，所述生物填料的制备方法为：先通过破碎筛分得到粒径D50为15～50μm的生物填料粗产品；再通过气流粉碎机粉碎所述生物填料粗产品，得到所述生物填料；其中，气流粉碎机的条件为：分级轮转速3000～5000rpm，引风机压力-0.3～-0.1MPa；喂料量15～32kg/h。另外，本专利技术还提供了上述可降解生物基母粒的制备方法，其包括以下步骤：将可降解生物基母粒中的组分按比例混匀后投入双螺杆挤出机中，于140-220℃挤出、造粒，得到所述可降解生物基母粒。另外，本专利技术还提供了一种生物可降解聚酯组合物，其包括下述重量份的组分：脂肪族聚酯或脂肪族-芳香族共聚酯50～90份，天然来源的聚合物0～35份，上述可降解生物基母粒5～40份，无机填料0～5份，助剂0～4份。上述生物可降解聚酯组合物中，脂肪族-芳香族共聚酯中芳香族单体如对苯二甲酸的存在与获得具有足够高的熔融温度、充足结晶速率、相关机械性质如极限强度、刺穿能和弹性模量、以及优异的工业可加工特性的脂肪族-芳香族共聚酯有关。但是，不管生物降解能力如何，单体的合成来源限制这些聚酯的应用，例如会显著降低来自不可再生碳的资源(原料)的消耗的可能性。另一方面，合成来源的脂肪族单体如己二酸的高含量尽管对实现合适水平的生物可降解性而言是合意的，但这样不仅提高这些聚酯的环境影响，还使其机械性质变差。此外，脂肪族单体的高含量显著降低聚酯的熔融温度和降低其在高温下的结晶速率，由此要求在聚酯的工业加工过程中使用更大千卡数和更长冷却时间。这些限制对这些聚酯的工业可加工性具有不利影响。填料是塑料常用的添加剂之一，添加填料可以使聚酯组合物保持较好的性能，但其添加量太大就会影响聚酯组合物的性能，且其过高的添加量是很难实现的。本专利技术采用的脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族共聚酯与天然来源的聚合物均是市面上已知的，按照本专利技术所述特定的配比组合，所得生物可降解聚酯组合物生物可降解性好且具有优异的机械性质。并且，由于其优异的机械性质和生物可降解性，所述组合物特别适用于制造薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解生物基母粒，其特征在于，包括生物降解聚酯和生物填料，生物降解聚酯和生物填料的重量比为20‑40：60‑80；所述生物填料来自于天然的生物质资源，所述生物填料中的总有机碳占生物填料中总碳重量的80％以上，所述生物填料的粒径D50为0.5～8μm；所述可降解生物基母粒中的总有机碳占可降解生物基母粒中总碳重量的60％‑100％。

【技术特征摘要】
1.一种可降解生物基母粒，其特征在于，包括生物降解聚酯和生物填料，生物降解聚酯和生物填料的重量比为20-40：60-80；所述生物填料来自于天然的生物质资源，所述生物填料中的总有机碳占生物填料中总碳重量的80％以上，所述生物填料的粒径D50为0.5～8μm；所述可降解生物基母粒中的总有机碳占可降解生物基母粒中总碳重量的60％-100％。2.如权利要求1所述的可降解生物基母粒，其特征在于，所述生物降解聚酯和生物填料的重量比为25-35：65-75。3.如权利要求1所述的可降解生物基母粒，其特征在于，根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量，所述生物降解聚酯的熔融指数为8-80g/10min；优选地，所述生物降解聚酯的熔融指数为10-60g/10min；更优选地，所述生物降解聚酯的熔融指数为15-45g/10min。4.如权利要求1所述的可降解生物基母粒，其特征在于，所述生物填料的粒径D50为0.8～6μm；优选地，所述生物填料的粒径D50为1～5μm。5.如权利要求1～4任一项所述的可降解生物基母粒，其特征在于，如下(a)～(b)中的至少一项：(a)所述生物降解聚酯为聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚琥珀酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯共聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯、聚琥珀酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；(b)所述生物填料来自动物骨头、蛋壳类、珊瑚、贝壳、牡蛎、珍珠层中的至少一种。6.如权利要求1～5任一项所述可降解生物基母...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳春平，焦建，熊凯，卢昌利，麦开锦，董学腾，曾祥斌，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44