一种木质素改性PHA生物降解塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定量的聚羟基脂肪酸酯、木质素真空干燥一定时间；(2)在高混机内加入干燥好的聚羟基脂肪酸酯、木质素以及扩链剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、热稳定剂，进行充分混合；(3)将混合物料经过双螺杆挤出机器挤出造粒；(4)将所得木质素‑PHA复合塑料粒在一定温度下进行吹膜，制备木质素改性PHA生物降解塑料。本发明专利技术通过引入生物质材料木质素和经复合改性制得的木质素‑PHA复合塑料符合完全降解的要求，同时增强了纯PHA树脂的力学性能，有效的降低了该种塑料得成本，使之更有利于向市场推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物塑料
，尤其涉及一种木质素改性PHA生物降解塑料及其制备方法。
技术介绍
目前，随着国民经济的不断发展，塑料制品的消费量在不断增高，合成塑料在生产和生活中扮演着越来越重要的角色。但是由于绝大部分塑料制品废弃后无法降解，长期存在，不断累积造成了严重的白色污染，随着污染的不断加重以及人们环保意识的不断增强，寻求一种既能满足人们使用需求又能满足环保需求的塑料制品显得越来越迫切并引起了研究人员的广泛兴趣，其中可降解树脂由于其降解特性和经济特性，已经成为了研究的热点，聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)，是近20多年迅速发展起来的，是很多微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料。由于PHA同时具有良好的生物相容性能、生物可降解性和塑料的热加工性能，所以它同时可作为生物医用材料和生物可降解包装材料，因此它已经成为近年来生物材料领域最为活跃的研究热点。PHA还具有非线性光学性、压电性、气体相隔性很多高附加值性能。天然的或合成的生物可降解的高分子材料往往有很高的水蒸气透过性，这在食品保鲜中是不利的。而PHA则具有良好的气体阻隔性，使其可能应用在较长时间的鲜品保鲜包装上。因为水汽的穿透是保鲜包装中的重要指标，PHA在这一点上的性能是完全可以和现在的PET、PP等产品等相比的。另—方面，PHA还具有较好的水解稳定性，将由PHA制成的杯子用75℃的自动洗碗机总洗20个循环，它的形状和分子量都没有发生变化，表明PHA可以很好地用于器具生产。此外与其它聚烯烃类、·聚芳烃类聚合物比，PHA还具有很好的紫外稳定性。PHA还可作为生物可降解的环保溶剂的来源，如乙基羟基—酸EHB(ethyl3—hydroxy—butyrate)是水溶性的，聚有低挥发性，可以用于清洁剂、胶)粘剂、染料、墨水的溶剂。正因为PHA汇集了这些优良的性能，使其可以在包装材料、粘合材料、喷涂材料和衣料、器具类材料、电子产品、耐用消费品、农业产品、自动化产品、化学介质和溶剂等领域中得到应用。但是成本过高一直限制着PHA在市场推广使用。木质素是一种广泛存在于植物体中的无定型的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物。由于木质素的分子结构存在着芳香基。酚羟基、醇羟基、碳基共轭双键等活性基团，因此可以通过氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、羧基、酞化、磺化、烷基化、卤化、缩聚或者接枝共聚等多种反应方式进行改性。木质素具有较好的力学性能以及木质的外观属性，同时来源于生物质资源、同时在堆肥条件下具有较快地降解性能，是未来比较绿色环保的一种材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种木质素改性PHA生物降解塑料及其制备方法。本专利技术提供一种木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法，其通过在生物降解材料PHA的基础上引入生物质材料木质素经复合改性后制得的木质素改性PHA生物降解塑料，在符合完全降解的要求的同时，增强了纯PHA树脂的力学性能，且有效的降低了该种塑料得成本，使之更有利于向市场推广。本专利技术还提供了一种木质素改性PHA生物降解塑料，通过添加的各种功能性助剂的联合作用，在微观上可以有效的将木质素表面的反应性基团和PHAL聚合物链段的功能性基团可以结合在一起，在宏观上可将这两种材料较好的融合在一起从而制备性能优异的木质素改性PHA生物降解膜材料。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个方面是提供一种木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定量的聚羟基脂肪酸酯、木质素分别进行真空干燥；(2)在高混机内加入干燥好的聚羟基脂肪酸酯和木质素以及扩链剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、热稳定剂，进行充分混合后，得混合物料；(3)将所得混合物料经过双螺杆挤出机挤出造粒，得木质素-PHA复合塑料粒；(4)将所得木质素-PHA复合塑料粒在一定温度下进行吹膜，制得木质素改性PHA生物降解塑料。进一步地，所述步骤(1)中的聚羟基脂肪酸酯采用通过生物发酵路线合成的聚羟基脂肪酸酯；优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为深圳意可曼生物科技有限公司生产的牌号为EM30010的聚羟基脂肪酸酯。进一步地，所述步骤(1)中木质素为原粉，其粒径为100～800目；其粒径优选为150～600目；优选为200～500目；更优选为300～400目。进一步地，所述步骤(1)中的干燥工艺为：干燥温度为25～40℃，干燥时间为1.5h～3h，真空度为0～5000Pa(绝对压强)；优选地，干燥温度为28～35℃，干燥时间为2h～2.5h，真空度为100～3000Pa(绝对压强)；更为优选地，干燥温度为30～32℃，干燥时间为2.3h，真空度为1000～2000Pa(绝对压强)。进一步地，所述步骤(2)中，热稳定剂选自顺丁烯二酸酐、环氧大豆油中的一种；所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬酯酸锌、油酸酰胺类润滑剂中的一种或二种以上混合物；所述增塑剂选自柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三正丁酯、三醋酸甘油酯、癸二酸二丁酯中的一种或二种以上复配物；所述抗氧化剂选自丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、丁基对二苯酚、亚磷酸苯二异癸酯、季戊四醇双亚磷酸酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八碳酸酯中的一种或两种以上复配物；所述扩链剂选自对苯二酚二羟乙基醚、间苯二酚二羟乙基醚、双酚A、乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩乙二醇中的一种或两种以上复配物。进一步地，所述步骤(3)中所述高混机的混合温度为100～110℃，转速为800～1000r/min，混合时间为10～20min。进一步地，所述步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为150～200℃；优选为160～190℃；更优选为170～180℃。进一步地，所述步骤(3)中吹膜温度为140～180℃；优选为150～170℃；更优选为155～160℃。进一步地，该木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法中，按重量份数计，各原料用量配比如下：优选地地，该木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法中，按重量份数计，各原料用量配比如下：进一步地，其中各原料的重量份数均按照原料的有效含量为100％计算，实际用量需按照原料的实际有效含量折算。本专利技术的第二个方面是提供一种采用上述方法制备的木质素改性PHA生物降解塑料。本专利技术的第三个方面是提供一种所述木质素改性PHA生物降解塑料在制备注塑材料、吸塑材料、片材、弹性体、热熔胶以及生物降解购物袋、垃圾袋、地膜、蔬菜大棚膜中的应用。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术的方法通过采用了来源于自然界广泛存在的生物质来制备的木质素原粉，对PHA生物降解树脂进行改性修饰制得木质素-PHA复合生物降解塑料，可广泛用于注塑、吸塑、片材、弹性体、热熔胶以及购物袋、垃圾袋、地膜、大棚膜等膜材料；该木质素改性PHA生物降解塑料相对于传统的纯PHA树脂，本专利技术可以有效地提升膜材料的力学性能，而且原材料廉价易得，制备工艺简单，操作方便，以及大幅降低PHA生物降解材料成品的成本(因为目前限制PHA在市场大规模使用的最大的一点就是成本过高)，使其更容易向市场推广。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一定量的聚羟基脂肪酸酯、木质素分别进行真空干燥；(2)在高混机内加入干燥好的聚羟基脂肪酸酯和木质素以及扩链剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、热稳定剂，进行充分混合后，得混合物料；(3)将所得混合物料经过双螺杆挤出机挤出造粒，得木质素‑PHA复合塑料粒；(4)将所得木质素‑PHA复合塑料粒在一定温度下进行吹膜，制得木质素改性PHA生物降解塑料。

【技术特征摘要】
1.一种木质素改性PHA生物降解塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一定量的聚羟基脂肪酸酯、木质素分别进行真空干燥；(2)在高混机内加入干燥好的聚羟基脂肪酸酯和木质素以及扩链剂、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、热稳定剂，进行充分混合后，得混合物料；(3)将所得混合物料经过双螺杆挤出机挤出造粒，得木质素-PHA复合塑料粒；(4)将所得木质素-PHA复合塑料粒在一定温度下进行吹膜，制得木质素改性PHA生物降解塑料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的聚羟基脂肪酸酯采用通过生物发酵路线合成的聚羟基脂肪酸酯。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中木质素的粒径为100～800目。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的干燥工艺为：干燥温度为25～40℃，干燥时间为1.5h～3h，真空度为0～5000Pa。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述热稳定剂选自顺丁烯二酸酐、环氧大豆油中的一种；所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬酯酸锌、油酸酰胺类润滑剂中的一种或二种以上混合物；所述增塑剂选自柠檬酸三丁酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，邵威，金霞朝，
申请(专利权)人：济宁明升新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37