一种可发性生物降解微粒及具有抗菌功能的生物降解发泡珠粒制造技术

本发明专利技术提供一种可发性生物降解微粒，其是至少包括水解牺牲外层、抗菌中间层和生物降解芯层的多层核壳结构，水解牺牲外层含有生物降解材料和耐水解剂，抗菌中间层含有生物降解材料和抗菌剂，生物降解芯层含有生物降解材料和成核剂。该可发性生物降解微粒能够在水相分散体系中发泡，发泡过程中，水解牺牲外层逐渐溶解，在生物降解芯层发泡完成并脱离水相分散体系时，水解牺牲外层刚好溶解殆尽。由于水解牺牲外层的保护，本发明专利技术的可发性生物降解微粒可用普通的生物降解材料为原料，采用间歇式高压发泡釜在水相体系中发泡，并能够维持稳定的泡孔结构。同时，抗菌剂仅添加在抗菌层，可减少抗菌剂添加量，从而降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种可发性生物降解微粒及具有抗菌功能的生物降解发泡珠粒
本专利技术涉及一种可发性生物降解微粒及具有抗菌功能的生物降解发泡珠粒，还涉及其制备方法，属于生物降解材料领域。
技术介绍
发泡材料由于其重量轻，隔热、缓冲、隔音效果好，强度高，生产能耗小，在许多领域具有广泛的应用。市场上主流的发泡材料包括发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚苯乙烯和其他一些共混或共聚发泡树脂。但他们中的绝大多数材料都是生物不可降解材料，大量的使用会造成严重的环境污染。从2018年开始，欧美等发达国家就已经开始大力推广污染小、绿色环保的发泡材料，以减小环境的负担。因此，开发生物降解发泡材料迫在眉睫。目前，可工业化稳定生产的生物降解材料主要包括：聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯等，由上述材料制成的发泡材料可有效解决环境污染等问题。但当聚乳酸等生物可降解材料应用在与食物接触的非一次性包装或需要无菌或少菌的领域时，由于生物可降解材料本身缺乏抗菌性，在使用过程中容易沾染和滋生多种微生物，致使致病细菌等对人们的身体健康造成潜在的危害。且近年来，随着人们生活水平的提高和卫生意识的增强，对抗菌材料制品的需求日益增加，因此，开发具有抗菌功能的生物降解发泡材料至关重要。中国石油化工股份有限公司的专利申请CN110615975A公开了一种抗菌防霉聚乳酸组合物和发泡珠粒及其制备方法和成型体，其中发泡珠粒的制备方法是将抗菌防霉助剂均匀地分散在聚乳酸生物降解组合物中进行造粒发泡。为了达到一定的抗菌效果，聚乳酸生物降解珠粒中的抗菌剂含量较高。而高抗菌剂含量会抑制聚乳酸发泡制品在后期堆肥处理中的微生物活性，严重影响降解速率，达不到短时间内生物降解的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服抗菌生物降解材料降解慢的问题，同时采用水解保护层的方法来突破聚乳酸等生物降解材料易水解的限制，采用传统的间歇式高压发泡釜，在水相分散体系中制备出具有抗菌功能且发泡倍率高、质轻、缓冲性能好的生物降解珠粒及发泡制品。本专利技术提供一种可发性生物降解微粒，其是至少包括水解牺牲外层、抗菌中间层和生物降解芯层的多层核壳结构，所述水解牺牲外层含有生物降解材料和耐水解剂，所述抗菌中间层含有生物降解材料和抗菌剂，所述生物降解芯层含有生物降解材料和成核剂，所述可发性生物降解微粒能够在水相分散体系中发泡，发泡过程中，所述水解牺牲外层逐渐溶解，在所述生物降解芯层发泡完成并脱离所述水相分散体系时，所述水解牺牲外层刚好溶解殆尽。水解牺牲层为可发性生物降解微粒在水相分散体系发泡中提供保护作用，可以保护抗菌中间层和生物降解芯层不被水解，微粒在水相中分散时，水解牺牲层以一定的速率逐渐溶解，待微粒发泡完成并脱离水相体系时，水解牺牲层正好被溶解殆尽。水解牺牲层的厚度需要精确控制：若太薄，发泡过程中不仅会水解外层的水解牺牲层，也会水解中间层的抗菌层，材料会失去抗菌的功能；若太厚，发泡过程结束后，水解牺牲层仍有余留，抗菌层不能裸露在发泡珠粒外部，材料的抗菌功能也同样会受限制。在所述可发性生物降解微粒中，所述水解牺牲外层含有80-99.9wt％的生物降解材料和0.1-20wt％的耐水解剂，更优选含有90-99wt％的生物降解材料和1-10wt％的耐水解剂。所述抗菌中间层含有70-99.9wt％的生物降解材料和0.1-30wt％的抗菌剂，更优选含有80-99wt％的生物降解材料和1-20wt％的抗菌剂。所述生物降解芯层含有50-99.9wt％的生物降解材料和0.01-5wt％的成核剂，更优选含有70-99wt％的生物降解材料和0.01-3wt％的成核剂。在所述可发性生物降解微粒中，基于所述可发性生物降解微粒的总质量，所述水解牺牲外层占1-10wt％，所述抗菌中间层占1-10wt％，所述生物降解芯层占80-98wt％。更优选的是，所述水解牺牲外层占1-5wt％，所述抗菌中间层占1-5wt％，所述生物降解芯层占90-98wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述生物降解芯层还含有助剂，所述助剂包括润滑剂、扩链剂、抗氧化剂中的至少一种。在所述可发性生物降解微粒中，所述生物降解材料包括聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种。在所述可发性生物降解微粒中，各组分的含量如下：聚乳酸50-100重量份，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物0-40重量份，聚丁二酸丁二醇酯0-40重量份，成核剂0.01-5重量份，润滑剂0.01-10，扩链剂0.01-10重量份，抗氧化剂0.01-10重量份，抗菌剂0.01-5重量份，耐水解剂0.01-5重量份。在所述可发性生物降解微粒中，所述的聚乳酸为L-乳酸均聚物、D-乳酸均聚物以及L-乳酸与D-乳酸的共聚物中一种或多种。所述聚乳酸重量占所述可发性生物降解微粒总重量的50-99.8wt％，更优选占80-95wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述的聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的溶体流动速率为1-10g/10min，优选的为1-5g/10min，更优选的为2-5g/10min。所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物占所述可发性生物降解微粒总重量的0-40wt％，更优选占0-20wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述成核剂为滑石粉、蒙脱土、偶氮二甲酰胺、乙撑双硬脂酰胺、偶氮二甲酸钡、偶氮二甲酸二异丙酯、N,N-二亚硝基五次甲基四胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼中的一种或多种按任意比例的混合。成核剂主要起到促进发泡的作用，选择适当的成核剂可以调节发泡珠粒的泡孔尺寸，改善泡孔密度的均匀性。成核剂优选偶氮二甲酰胺，占可发性生物降解微粒总重量的0.01-5wt％，更优选占0.01-3wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述抗菌剂包括磷酸二氢胺、碳酸锂、纳米银或含有银离子的银盐、铜盐、锌盐、香草荃或乙基香草荃类化合物、酰基苯胺类、季铵盐类、双呱类、苯酚类、甲壳素类及其衍生物等。抗菌剂优先甲壳素类及其衍生物，更优选壳聚糖，占可发性生物降解微粒总重量的0.01-5wt％，更优选占0.01-3wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述抗氧化剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类等一种或多种按任意比例的混合。抗氧化剂优选为1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯，占可发性生物降解微粒总重量的0-10wt％，更优选占0.01-5wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述耐水解剂为碳化二胺、缩水甘油醚、三缩水甘油基异氰酸酯等中一种或多种按任意比例的混合。耐水解剂优选碳化二胺，占可发性生物降解微粒总重量的0.01-5wt％，更优选占0.01-3wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述扩链剂为噁唑啉类、异氰酸酯类、马来酸酐类等中一种或多种按任意比例的混合。扩链剂优选苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，占可发性生物降解微粒总重量的0-10wt％，更优选占0.01-5wt％。在所述可发性生物降解微粒中，所述发泡剂为空气、二氧化碳、丁烷、戊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可发性生物降解微粒，其特征在于：其是至少包括水解牺牲外层、抗菌中间层和生物降解芯层的多层核壳结构，所述水解牺牲外层含有生物降解材料和耐水解剂，所述抗菌中间层含有生物降解材料和抗菌剂，所述生物降解芯层含有生物降解材料和成核剂，所述可发性生物降解微粒能够在水相分散体系中发泡，发泡过程中，所述水解牺牲外层逐渐溶解，在所述生物降解芯层发泡完成并脱离所述水相分散体系时，所述水解牺牲外层刚好溶解殆尽。/n

【技术特征摘要】
1.一种可发性生物降解微粒，其特征在于：其是至少包括水解牺牲外层、抗菌中间层和生物降解芯层的多层核壳结构，所述水解牺牲外层含有生物降解材料和耐水解剂，所述抗菌中间层含有生物降解材料和抗菌剂，所述生物降解芯层含有生物降解材料和成核剂，所述可发性生物降解微粒能够在水相分散体系中发泡，发泡过程中，所述水解牺牲外层逐渐溶解，在所述生物降解芯层发泡完成并脱离所述水相分散体系时，所述水解牺牲外层刚好溶解殆尽。


2.如权利要求1所述的可发性生物降解微粒，其特征在于：所述水解牺牲外层含有80-99.9wt％的生物降解材料和0.1-20wt％的耐水解剂，所述抗菌中间层含有70-99.9wt％的生物降解材料和0.1-30wt％的抗菌剂，所述生物降解芯层含有50-99.9wt％的生物降解材料和0.01-5wt％的成核剂。


3.如权利要求1所述的可发性生物降解微粒，其特征在于：基于所述可发性生物降解微粒的总质量，所述水解牺牲外层占1-10wt％，所述抗菌中间层占1-10wt％，所述生物降解芯层占80-98wt％。


4.如权利要求1所述的可发性生物降解微粒，其特征在于：所述生物降解芯层还含有助剂，所述助剂包括润滑剂、扩链剂、抗氧化剂中的至少一种。


5.如权利要求1-4任一项所述的可发性生物降解微粒，其特征在于：所述生物降解材料包括聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋璠晖，何若虚，熊业志，史亚杰，刘缓缓，曾佳，高浩瑞，朱民，
申请(专利权)人：无锡会通轻质材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32