一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金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可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，按重量份数计，包括以下组分：聚乳酸，40～100份；壳聚糖或其衍生物，1～50份；增容稳定剂，1～8份；抗氧剂，0.2～0.6份；润滑剂，0.1～0.3份；成核剂，0.05～0.3份。本发明专利技术还提供一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料的制备方法和应用。本发明专利技术制得的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料密度较低、机械性能良好、可降解且具有自增效抑菌效果等。

A kind of degradable and self synergism antibacterial bio based polyester alloy material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚乳酸(PLA)，又称聚丙交酯，是可再生材料(生物基合成树脂)，而且也是可在自然条件下快速生物降解的材料，因此其是重要的石油基树脂替代材料，是理想的绿色高分子材料之一。其可由植物资源(如玉米、木薯等)的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法即可合成一定分子量的聚乳酸，近些年来，许多科研人员对其进行了研究和开发。传统的石油基材料，如聚烯烃等，一般都需要数百年才能够在环境中降解，对环境造成了极大的威胁。PLA等材料由于环保特性佳使得其非常受工程人员青睐，但这些材料仍有很多缺点，比如脆性大，不耐热，易水解，加工窗口窄等。壳聚糖(CS)又称脱乙酰基甲壳素，学名(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，而甲壳素广泛存在于甲壳纲动物虾、蟹的甲壳，昆虫的甲壳，真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物(如蘑菇)的细胞壁中，它是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1,4糖苷键形式连接而成的多糖，它在自然界中的产量是仅次于纤维素，也是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖。传统的抑菌方式多以在材料中添加无机或有机抗菌剂，前者以银、锌、铜等为主原料，以无机填料为载体，制成无机抗菌剂，再添加到树脂中。但由于体系的相容性问题，很容易影响抑菌效果，其中的金属离子也容易发生还原反应，导致材料变色。而有机抗菌剂多为酯类和醇类，还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双胍类等，由于分子量较小，耐高温性较差，杀菌时间短，有析出等现象，且存在一定的生物安全性隐患。近年来，抗菌剂及抗菌材料的研究向着无毒无公害环保型的方向发展，通过从绿色的天然产物提取出高效环保的抗菌剂。壳聚糖及其衍生物作为天然高分子抗菌剂目前已有一定的研究,比如中国专利技术“一种新型壳聚糖衍生物杀菌剂及其制备方法和应用”、公开号CN107880154A、公开日2018-04-06，中国专利技术“一种壳聚糖伤口敷料”、公开号CN110478520A、公开日2019-11-22等。壳聚糖由于存在-NH3+基团，能够吸附在细胞表面，一方面可能形成一层高分子膜，阻止营养物质向细胞内运输，另一方面使细胞壁和细胞膜上的负电荷分布不均，破坏细胞壁的合成与溶解平衡，溶解细胞壁，从而起到抑菌杀菌作用；另一方面是通过渗透进入细胞内，吸附细胞体内带有阴离子的物质，扰乱细胞正常的生理活动，从而杀灭细菌。其季铵盐衍生物为壳聚糖游离的羟基或氨基接上季铵基团，亦或游离的氨基自身季铵化，从而增强了其阳离子特性，也即增强了其抗菌特性。壳聚糖及其衍生物无毒，生物相容性良好，无抗原性并且产量丰富，故而有广阔的市场前景，但是，壳聚糖及其衍生物作为有机高分子材料，与其他高分子材料或者无机/有机抗菌剂一起配比面临着诸多体系相容性问题，而其单独作为抗菌剂使用效果也不是很明显。因此，如何提高生物基可降解材料与壳聚糖及其衍生物的相容性以及提升抗菌效果成了聚酯合金材料制备的关键，即本专利技术的初衷，寻找合适的组分配比制得既可降解又可抗菌抑菌的聚酯合金材料。
技术实现思路
本专利技术目的是克服了现有技术的不足，提供一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，该可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料密度较低、机械性能良好、可降解且具有自增效抑菌效果等。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，按重量份数计，包括以下组分：进一步地，所述聚乳酸为L型(左旋光型)聚乳酸或者L共聚D型(右旋光型)聚乳酸，更进一步地，所述L共聚D型聚乳酸中L型含量为95％以上。进一步地，所述壳聚糖脱乙酰率为50～100％，数均分子量(Mn)为5000～500000，更进一步地，所述壳聚糖脱乙酰率为70～95％，数均分子量为20000～300000。进一步地，所述壳聚糖衍生物为壳聚糖季铵盐。进一步地，所述增容稳定剂为醋酸乙烯酯的均聚物、二元共聚物、三元共聚物的一种或几种混合。进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的混合物。进一步地，所述抗氧剂为耐水溶性析出抗氧剂。。进一步地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺的一种或几种混合。进一步地，所述成核剂为纳米二氧化硅、聚3-甲基丁烯-1、聚乙烯基环硅烷、有机次磷酸盐的一种或几种混合。另外，本专利技术还提供一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料的制备方法，包括以下步骤：A、将干燥后的聚乳酸、壳聚糖或其衍生物、增容稳定剂、抗氧剂、成核剂、润滑剂按重量配比称量好后，在高速混合机中混合均匀；B、然后将混合所得物料投入双螺杆挤出机主进料口，双螺杆挤出机螺杆的长径比不低于32:1，加工温度为120～190℃，主机螺杆转速为300～500转/分钟；C、熔融共混挤出后，经冷却、风干和造粒，即得。另外，本专利技术还提供一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料的应用，所述可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料用于一次性食品、药品包装物，一次性医用、卫生、日化产品、纺织用品及器械。以下就本专利技术技术方案做详细阐述：其中，本专利技术的壳聚糖脱乙酰率为50～100％，数均分子量(Mn)为5000～500000，更进一步地，所述壳聚糖脱乙酰率为70～95％，数均分子量为20000～300000。一定的脱乙酰率是为了保障材料有一定的结晶性，从而获得一定的机械性能，当脱乙酰率太高，结晶度虽高，但由于材料形成致密的晶区，会略微降低其抑菌特性；而当分子量太高时，一方面与聚乳酸混合时，链段的相互缠结困难，形成的自增效作用会减弱，故抑菌效果也会相对减弱；所述的壳聚糖衍生物，主要为壳聚糖季铵盐，可选：O-羧甲基-N-三甲基壳聚糖季铵盐、N,N,N-三甲基壳聚糖季铵盐、N,N-二丁基-N-甲基壳聚糖、壳聚糖季铵盐–羟丙基三甲基氯化铵；不同的分子量和基团活性，对不同的菌种有一定的高效选择性，故在选择壳聚糖及其衍生物时，尽量选择分子量分布较宽的原料，也可主动采用两种或两种以上分子量分布的原料进行混合使用。本专利技术的增容稳定剂为醋酸乙烯酯(VAc)的均聚物、二元共聚物、三元共聚物的一种或几种混合，醋酸乙烯酯的二元共聚物有醋酸乙烯酯VAc-月桂酸乙烯酯VL、醋酸乙烯酯EAc-乙烯E，醋酸乙烯酯的三元共聚物有醋酸乙烯酯EAc-叔碳酸VV-乙烯E。本专利技术优选醋酸乙烯酯的二元共聚物醋酸乙烯酯EAc-乙烯E(EAc-E)，采用均聚或嵌段共聚的高分子增容剂，区别于传统的接枝类高分子材料，提高了增容效率，改善了PLA和壳聚糖两种结晶聚合物之间链段相容性，帮助其形成更好的分子间氢键，降低了界面张力，使水分子更容易介入PLA的微降解过程，后续的自增效和抑菌性得到更好的发挥，增强了本专利技术设计效果。本专利技术的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：





2.根据权利要求1所述的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于所述聚乳酸为L型聚乳酸或者L共聚D型聚乳酸。


3.根据权利要求1所述的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于所述壳聚糖脱乙酰率为50～100％，数均分子量为5000～500000。


4.根据权利要求1所述的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于所述壳聚糖衍生物为壳聚糖季铵盐。


5.根据权利要求1所述的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于所述增容稳定剂为醋酸乙烯酯的均聚物、二元共聚物、三元共聚物的一种或几种混合。


6.根据权利要求1所述的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在于所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的混合物。


7.根据权利要求1所述的可降解自增效抑菌生物基聚酯合金材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑航，李佳，郑标，童锋，尹子原，王超，左丽君，乔金花，成正伟，甘子浚，蓝小平，杨宏，
申请(专利权)人：广东特莱福生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44