生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料，以质量百分含量计，其原料包括聚乳酸20‑45%、除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸50‑70%、第一共聚型聚合物0.5‑10%、与第一共聚型聚合物不同的第二共聚型聚合物0.1‑1%；第一共聚型聚合物的单体包括具有与聚乳酸的端基和/或除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的端基反应的官能团的第一单体和含有双键的第二单体；第二共聚型聚合物为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物；制备：按配方称取原料，对称取的聚羟基羧酸进行干燥，将干燥的聚羟基羧酸与剩余原料混合，挤出即可；及其在生产热饮杯盖中的应用；本发明专利技术实现高温下力学等各方面性能较好的效果，可生物降解，结晶及成型快。

【技术实现步骤摘要】
生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料及其制备方法和应用。
技术介绍
全球石油资源供给日趋紧张，以石油为主要原料的合成塑料所引起的环境问题日益突出的情况下，低碳产业作为保护环境气候和促进经济发展的又一主要途径，低碳产业越来越受到发达国家和主要的发展中国家的重视，低碳经济正成为世界潮流。在低碳经济的引导下，世界范围内兴起了研究和应用生物降解塑料的热潮，生物降解塑料的开发与应用，必将在治理废弃塑料(白色污染)引起的环境气候问题、促进社会经济发展中发挥重要角色，例如，传统的塑料杯盖具有不可降解性，是“白色污染”的重要来源之一。利用生物资源通过生物工业技术生产的生物降解高分子材料代替以石油为原料通过化学合成的传统高分子材料，每年可实现减少数亿吨的二氧化碳净排放。目前，生物降解塑料是全球新材料的热点之一，存在巨大的增长潜力，据OccamsResearch发布的研究报告，目前全球生物基化学品和高分子材料产量在5000万吨左右，预计到2021年产值可达到100～150亿美元。促进生物降解塑料产业发展的决定因素正在形成，如国家政策支持、客户需求旺盛(例如杯盖的需求，根据美国克利夫兰市场行情调研公司Freedonia集团报道，杯盖需求以4.7％的年增长率上涨，目前市值估计可达数十亿美元)、石油价格不断上涨等，特别是低碳经济的兴起为生物降解塑料的发展带来了更广阔的市场，提供了更为美好的发展蓝图。发达国家和部分发展中国家相继立法支持生物降解塑料在人类生活和生产中的应用，如美国的优先采购生物基产品计划、日本的生物基材料2020计划、澳大利亚的可持续包装计划等。可以预见，随着各国立法的发展，生物降解塑料将率先在新型包装材料领域得到普及。生物降解材料可分为全生物降解材料和破坏性生物降解材料。从严格意义上讲，破坏性生物降解材料不属于生物降解塑料范畴，如聚烯烃/淀粉复合材料、木塑复合材料、不可降解塑料/降解塑料复合物等。就以淀粉、木屑为原料的复合材料而言，尽管其中的淀粉、木屑等来自于可再生的天然资源，但当淀粉、木屑等降解后，残留在土壤中的聚烯烃甚至比纯塑料制品的残留物更难处理，也不可能再进行回收利用，焚烧是处理破坏性生物降解塑料的最好方式，而全生物降解塑料的后处理则不存在破坏性生物降解塑料的问题。全生物降解塑料的初级原料来源有两种途径：天然资源和石油/天然气。其中，聚羟基羧酸(聚羟基脂肪酸酯，PHA)是一种在自然界中作为一些微生物碳源存在的聚合物材料，是一种以玉米淀粉为原料合成的聚酯类高分子材料，在环境恶劣的时候PHA可以作为微生物的碳源，在自然环境中也可以通过微生物产生的酶作用最终降解为水和二氧化碳，同时在整个PHA合成、应用和降解周期里，二氧化碳的消耗量大于排放量，其是一种性能较为优良且环境友好的高分子材料，如源自可再生资源的可降解高分子材料、具有良好的生物相容性和气体阻隔性能，因此具有广阔的市场前景，但是，PHA由于还存在结晶速度慢、后结晶现象严重、制品脆性大、加工流变性能差、热分解温度低、不易加工、高温环境下性能下降严重等缺点，使其在实际的应用过程中受到了极大的限制，因此，本领域的技术人员亟待寻求一种能够满足生物及可降解的同时还能满足成型后各方面性能例如韧性、加工性能、制品尺寸稳定性、高温下应用性能等性能优异的材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种聚羟基羧酸合金材料，其不仅具有可生物降解的特性，而且还能够改善材料的加工流变性能、韧性，解决了制品尺寸稳定性差的问题，同时还提升了材料在高温环境下的性能稳定性，进而可使得其可以在较高的温度环境下应用。本专利技术还提供了聚羟基羧酸合金材料的制备方法。本专利技术还提供了聚羟基羧酸合金材料在生产热饮杯盖中的用途。为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案如下：一种聚羟基羧酸合金材料，其原料包括聚羟基羧酸，所述聚羟基羧酸包括聚乳酸和除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸；所述原料还包括第一共聚型聚合物、与所述第一共聚型聚合物不同的第二共聚型聚合物；以质量百分含量计，所述聚乳酸、所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸、所述第一共聚型聚合物和所述第二共聚型聚合物分别占所述原料的质量百分含量为20-45％、50-70％、0.5-10％和0.1-1％；其中，所述第一共聚型聚合物的单体包括第一单体和含有双键的第二单体，所述第一单体具有与所述聚乳酸的端基和/或所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的端基反应的官能团；所述第二共聚型聚合物为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。根据本专利技术的一些优选方面，所述第一单体为选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯类化合物、噁唑类化合物和异氰酸酯类化合物中的一种或多种的组合。根据本专利技术的一些优选方面，所述第二单体为选自乙烯、苯乙烯、丙烯、非共轭二烯烃、丁二烯、戊烯、己烯、庚烯和辛烯中的一种或多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述第一共聚型聚合物为选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝氢化丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种的组合。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸为选自聚3-羟基丁酸酯、聚4-羟基丁酸酯、聚3-羟基戊酸酯，聚(3-羟基丁酸-4-羟基丁酸)共聚酯、聚(3-羟基丁酸-3-羟基戊酸)共聚酯和聚(4-羟基丁酸-3-羟基戊酸)共聚酯中的一种或多种的组合。根据本专利技术的一些优选方面，所述第二共聚型聚合物中的环氧基团的质量百分含量为1-10％。更优选地，所述第二共聚型聚合物中的环氧基团的质量百分含量为4-8％。根据本专利技术的一个具体方面，所述第二共聚型聚合物中的环氧基团的质量百分含量为6.5％。根据本专利技术，所述第二共聚型聚合物的重均分子量为5000-20000。更优选地，所述第二共聚型聚合物的重均分子量为8000-12000。根据本专利技术的一个具体方面，所述第二共聚型聚合物的重均分子量约为10000。根据本专利技术的一些优选方面，所述聚乳酸、所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸、所述第一共聚型聚合物和所述第二共聚型聚合物分别占所述原料的质量百分含量为30-42％、50-62％、2-8％和0.1-0.8％。根据本专利技术，所述聚乳酸的重均分子量为5～10万。根据本专利技术，所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的重均分子量为10～60万。优选地，所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的重均分子量为25～35万。本专利技术中，根据ASTM6866测定方法，所述聚乳酸和所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸分别具有100％生物质来源。根据本专利技术的一些具体且优选的方面，以质量百分含量计，所述原料还包括占所述原料的质量百分含量为0.1-1％的润滑剂。根据本专利技术的一些具体方面，所述润滑剂为选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸钡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯-乙酸乙烯蜡、N,N-乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、褐煤酸酯和硅酮粉中的一种或多种的组合。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚羟基羧酸合金材料，其原料包括聚羟基羧酸，其特征在于，所述聚羟基羧酸包括聚乳酸和除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸；所述原料还包括第一共聚型聚合物、与所述第一共聚型聚合物不同的第二共聚型聚合物；以质量百分含量计，所述聚乳酸、所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸、所述第一共聚型聚合物和所述第二共聚型聚合物分别占所述原料的质量百分含量为20‑45％、50‑70％、0.5‑10％和0.1‑1％；其中，所述第一共聚型聚合物的单体包括第一单体和含有双键的第二单体，所述第一单体具有与所述聚乳酸的端基和/或所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的端基反应的官能团；所述第二共聚型聚合物为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。

【技术特征摘要】
1.一种聚羟基羧酸合金材料，其原料包括聚羟基羧酸，其特征在于，所述聚羟基羧酸包括聚乳酸和除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸；所述原料还包括第一共聚型聚合物、与所述第一共聚型聚合物不同的第二共聚型聚合物；以质量百分含量计，所述聚乳酸、所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸、所述第一共聚型聚合物和所述第二共聚型聚合物分别占所述原料的质量百分含量为20-45％、50-70％、0.5-10％和0.1-1％；其中，所述第一共聚型聚合物的单体包括第一单体和含有双键的第二单体，所述第一单体具有与所述聚乳酸的端基和/或所述除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的端基反应的官能团；所述第二共聚型聚合物为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物。2.根据权利要求1所述的聚羟基羧酸合金材料，其特征在于，所述第一单体为选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酯类化合物、噁唑类化合物和异氰酸酯类化合物中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的聚羟基羧酸合金材料，其特征在于，所述第二单体为选自乙烯、苯乙烯、丙烯、非共轭二烯烃、丁二烯、戊烯、己烯、庚烯和辛烯中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的聚羟基羧酸合金材料，其特征在于，所述第一共聚型聚合物为选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪生，贾翠丽，邵唯，
申请(专利权)人：张家港绿洲新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32