一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法。所述使用周期和降解周期可调的海水降解材料由如下重量份数的原料制成：热塑性改性后的聚乙烯醇8‑90份；聚酯8‑90份；相容剂0‑2份。所述海水降解材料的制备方法，包括如下步骤：1)聚乙烯醇热塑性改性：将聚乙烯醇和增塑剂混匀，经密封塑化，挤出造粒制得；2)海水降解材料的制备：将热塑性改性后的聚乙烯醇、聚酯和相容剂按比例混匀，经挤出造粒，注塑得到使用周期和降解周期可调的海水降解材料。本发明专利技术的海水降解材料为可通过熔融共混加工的PVA复合材料，工艺简单可控、能耗低，有效克服了以PVA水溶液为基础的传统工艺成本高、效率低的问题。

Seawater degradation material with adjustable cycle and degradation period and preparation method thereof

The invention discloses a seawater degradation material with adjustable service life and degradation cycle and a preparation method thereof. The seawater degradable material with adjustable service cycle and degradation cycle is made of the following raw materials with weight components: 8_90 phr of polyvinyl alcohol modified by thermoplastics; 8_90 phr of polyester; 0_2 phr of compatibilizer. The preparation method of the seawater degradation material comprises the following steps: 1) polyvinyl alcohol thermoplastic modification: mixing the polyvinyl alcohol and the plasticizer, sealing plasticizing, extrusion granulation; 2) seawater degradation material preparation: mixing the thermoplastic modified polyvinyl alcohol, polyester and compatibilizer in proportion, extrusion granulation, injection granulation. The seawater degradation material with adjustable service life and degradation cycle is obtained. The seawater degradable material of the invention is a PVA composite material processed by melt blending, the process is simple and controllable, the energy consumption is low, and the traditional process based on PVA aqueous solution is effectively overcome the problems of high cost and low efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法
本专利技术涉及海水净化
更具体地，涉及一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，全球每年使用塑料及其制品已不少于2.4亿吨，据保守估计其中有480-1270万吨的塑料垃圾被直接丢弃或从陆地通过河道、风力最终进入海洋，并且通过洋流使它们广泛存在于整个海洋生态系统中。这些塑料垃圾受太阳辐射(如光降解、脆化)、风化、波浪机械力和生物群等作用，最终形成微小型的塑料碎片或颗粒，当直径低于5mm时即可定义为“微塑料”。从大体积塑料制品到微塑料，都是以固体形式存在而难降解的塑料垃圾，对海洋生态环境造成了严重的破坏，因此开发在海水环境中能自行“消失不见”且随后能快速降解的塑料对解决海洋塑料污染问题具有重大的意义。为了使材料在被废弃进入海水后能够尽快“消失不见”，很多水溶性高分子材料充分满足这一条件。但是为了不对海洋环境造成污染，材料要能进行降解，生产对环境无危害的小分子。基于以上考虑，聚乙烯醇(PVA)可以满足要求，其不仅具有随聚合度或醇解度改变而可调的水溶性，可通过非石油化工路线合成，还可在污水污泥、河水等湿环境中有细菌存在的条件下，进行完全生物降解，因此在石油资源日益枯竭和陆地海洋塑料污染日益加剧的背景下，使用PVA作为海水降解材料的主要组分，具有重大的应用前景。但是由于PVA多羟基强氢键的特点，使其分解温度(200～250℃)与熔点(230℃)接近，热塑性加工困难，因此，目前PVA的加工几乎都是基于其水溶液为主。为了实现PVA低成本、高效率的熔融加工，需要加入增塑剂如多元醇类、羧酸类物质和与PVA形成氢键复合，抑制PVA结晶，使熔点降低，加工区间变宽，达到提高PVA热塑加工使用周期和降解周期的目的。如CN106589852A公开了一种降解周期可调的水体降解材料，然而其中使用聚乙烯醇作为水解促进剂直接与脂肪族聚酯、助剂熔融挤出是不可取的，因为未先热塑性改性的PVA不仅热塑性加工困难，制品易分解，使用力学性能损失，而且不具有良好的水溶性。还值得注意的是，PVA虽可完全生物降解，但其降解对降解环境要求较高，若在以低温、高盐、高压、流动和稀营养为特征的海洋环境中，其中微生物数目和种类较土壤和河水来说是甚少的，基本可以肯定，尽管PVA的水溶性可使其溶解在海水中因而促进生物降解，PVA降解速度还是相对较慢的。同时，PVA作为制品材料使用来说，则表现出耐水性差的缺陷。如何在保证PVA水溶性的同时又能克服PVA使用时耐水性差的问题，这是个富有挑战性的技术难题。因此，本专利技术提供了一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法，至少解决上述之一的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料。本专利技术的另一个目的在于提供一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料的制备方法。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料，由如下重量份数的原料制成：热塑性改性后的聚乙烯醇8-90份；聚酯8-90份；相容剂0-2份。优选地，所述热塑性改性后的聚乙烯醇通过将聚乙烯醇和增塑剂混匀，经密封塑化，挤出造粒制得；其中，聚乙烯醇和增塑剂的质量比为80:20-90:10。优选地，所述塑化的温度为室温-60℃；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，所述塑化的温度为室温-30℃、室温-40℃、室温-50℃、30-40℃、30-50℃、30-60℃、40-50℃、40-60℃、50-60℃等。优选地，所述塑化的时间为3-6h；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，所述塑化的时间为3-4h、3-5h、4-5h、4-6h、5-6h等。优选地，所述挤出造粒的温度为160-200℃；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，所述挤出造粒的温度为160-170℃、170-200℃等。优选地，所述聚乙烯醇的聚合度为300-2600，所述聚乙烯醇的醇解度为88％-99％。优选地，所述聚乙烯醇的型号为0388、0488、0499、0588、0599、1099、1399、1599、1788、1792、1795、1797、1799、2088、2099、2488、2499、2699。优选地，所述增塑剂选自山梨醇、1,4-丁二醇、甘油、乙二醇、柠檬酸中的一种或多种。优选地，所述聚酯为标准样条在海水中一年内失重30wt％以上的聚酯。优选地，所述聚酯为聚己内酯和/或聚羟基烷酸酯。优选地，所述相容剂选自ADR-4380、ADR-4370S、KH-560、KH-570、MDI和HDI中的一种或多种。优选地，所述海水降解材料为合金材料或皮芯结构的材料。优选地，所述皮芯结构的海水降解材料中，皮层材料为聚酯，芯层材料为热塑性改性后的聚乙烯醇。为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种上述使用周期和降解周期可调的海水降解材料的制备方法，包括如下步骤：1)聚乙烯醇热塑性改性：将聚乙烯醇和增塑剂混匀，经密封塑化，挤出造粒制得；2)海水降解材料的制备：将热塑性改性后的聚乙烯醇、聚酯和相容剂按比例混匀，经挤出造粒，注塑得到使用周期和降解周期可调的海水降解材料。优选地，步骤1)中所述塑化的温度为室温-60℃；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，步骤1)中所述塑化的温度为室温-30℃、室温-40℃、室温-50℃、30-40℃、30-50℃、30-60℃、40-50℃、40-60℃、50-60℃等。优选地，步骤1)中所述塑化的时间为3-6h；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，步骤1)中所述塑化的时间为3-4h、3-5h、4-5h、4-6h、5-6h等。优选地，步骤1)中所述挤出造粒的温度为160-200℃；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，步骤1)中所述挤出造粒的温度为160-170℃、170-200℃等。优选地，步骤2)中所述挤出造粒的温度为160-200℃；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，步骤2)中所述挤出造粒的温度为160-170℃、170-200℃等。优选地，步骤2)中所述注塑的温度为170-210℃；进一步地，在本专利技术的某些具体实施方式中，例如，步骤2)中所述注塑的温度为170-180℃、170-190℃、180-190℃、180-210℃、190-210℃等。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的海水降解材料，原料可通过非石油化工路线合成，且都属于完全生物降解材料，符合可持续发展的要求。(2)本专利技术的海水降解材料为可通过熔融共混加工的PVA复合材料，工艺简单可控、能耗低，有效克服了以PVA水溶液为基础的传统工艺成本高、效率低的问题。(3)本专利技术的海水降解材料既可以为相容性良好的合金材料结构，也可以为皮芯结构，其中皮层组分为聚酯，芯层组分为热塑性改性后的聚乙烯醇，这些结构一定程度上抑制了PVA在使用期间的吸湿性，大大延长了制品的使用周期。(4)本专利技术的海水降解材料通过改变PVA型号或PVA/聚酯复合材料的比例，使海水降解材料具有了可调节的使用周期和海水降解周期。(5)本专利技术的海水降解材料能够满足在军事或民用的船舶和一些海上用品等方面的实际需求。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：热塑性改性后的聚乙烯醇8‑90份；聚酯8‑90份；相容剂0‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：热塑性改性后的聚乙烯醇8-90份；聚酯8-90份；相容剂0-2份。2.根据权利要求1所述的使用周期和降解周期可调的海水降解材料，其特征在于，所述热塑性改性后的聚乙烯醇通过将聚乙烯醇和增塑剂混匀，经密封塑化，挤出造粒制得；其中，聚乙烯醇和增塑剂的质量比为80:20-90:10。3.根据权利要求2所述的使用周期和降解周期可调的海水降解材料，其特征在于，所述塑化的温度为室温-60℃；所述塑化的时间为3-6h；所述挤出造粒的温度为160-200℃。4.根据权利要求1所述的使用周期和降解周期可调的海水降解材料，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为300-2600，所述聚乙烯醇的醇解度为88％-99％。5.根据权利要求2所述的使用周期和降解周期可调的海水降解材料，其特征在于，所述增塑剂选自山梨醇、1,4-丁二醇、甘油、乙二醇、柠檬酸中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的使用周期和降解周期可调的海水降解材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：季君晖，黄丹，王格侠，甄志超，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11