复合生物降解促进剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合生物降解促进剂及其制备方法和生物降解母粒。所述复合生物降解促进剂包括核体和包覆所述核体的壳层；其中，所述核体的材料包括降解促进剂和细菌信号传导分子，且所述降解促进剂与所述细菌信号传导分子形成混合物；所述壳层的材料包括用于提供养分的高分子材料。生物降解母粒含有本发明专利技术复合生物降解促进剂。复合生物降解促进剂和生物降解母粒能够为细菌特别是厌氧细菌提供繁殖所需的养分，而且能够诱导细菌特别是厌氧细菌聚集形成生物膜，实现对于合成树脂材料的啃食作用，从而加速对合成树脂在厌氧环境中的降解。

【技术实现步骤摘要】
复合生物降解促进剂及其制备方法和应用
本专利技术属于可降解树脂材料
，特别涉及一种复合生物降解促进剂及其制备方法和应用、生物降解母粒和应用。
技术介绍
合成树脂自出现以来，迅速得到广泛应用，如在食品、药品、服装、电子产业等方面均有使用。如聚烯烃塑料即烯烃的聚合物，是一类产量最大、应用最多的高分子材料；它主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和POE、EVA等高级烯烃聚合物。其中以聚乙烯、聚丙烯最为重要。截至2019年底，国内聚烯烃总产能达4053万吨/年，新增产能301万吨/年，比上年增长8％。其中聚乙烯新增产能110万吨/年，总产能达到1720万吨/年，比上年增长6.8％；聚丙烯新增产能191万吨/年，总产能达到2333万吨/年，比上年增长8.9％。据统计，聚烯烃塑料中约有25％被应用于塑料包装领域，用他们加工成透明的包装薄膜，具有轻巧透明、无毒无味、防潮抗氧、耐酸碱等优点，被世界公认为接触食品的最佳包装材料，被誉为包装材料的“白色革命”。然而，合成树脂如聚烯烃塑料不可降解的特性，使得废弃合成树脂材料制品的处理成为难题。目前的处理方式还是以焚烧和填埋为主，焚烧会产生有毒如二噁英等有害气体，而填埋方处理方式会占据大面积土地，并且部分塑料包装随着水土流失汇集在海洋中，造成严重的生态灾难。如废弃的聚烯烃材料只有很小一部分被回收利用，大部分只能通过焚烧和填埋的方式来处理。其中，垃圾填埋场本质上是一个巨大的垃圾桶，旨在“容纳”垃圾，并适当减少垃圾分解(非常缓慢)时的任何泄漏，以保护附近的生态系统免受影响。垃圾填埋场已经以某种方式出现了数千年，但现代垃圾填埋场采用将垃圾掩埋在层层土壤下、用塑料密封、甚至在掩埋的垃圾场之上进行开发的方法。在大多数垃圾填埋场，废物非常密集，因此缺氧，即便是当前使用广泛的PLA、PHA、PBAT等生物降解塑料的降解速率也大幅延长，而传统石油基塑料的降解周期几乎陷于停滞，从而造成严重的土壤污染。因此，开展石油基聚合物的厌氧降解技术研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合生物降解促进剂和生物降解母粒及他们的制备方法，以解决废弃合成树脂特别是聚烯烃在厌氧环境中降解速率低或难以降解的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种复合生物降解促进剂。所述复合生物降解促进剂包括核体和包覆所述核体的壳层；其中，所述核体的材料包括降解促进剂和细菌信号传导分子，降解促进剂与细菌信号传导分子形成混合物；所述壳层的材料包括高分子材料，高分子材料分子之间交联。本专利技术的另一方面，提供了一种复合生物降解促进剂的制备方法。所述复合生物降解促进剂的制备方法包括如下步骤：将降解促进剂和细菌信号传导分子分散于高分子材料的水溶液中，形成水相；配制油相；将所述水相与所述油相进行乳化处理，获得油包水反相微乳液；向所述油包水反相微乳液中加入交联剂进行交联反应后，进行固液分离处理。本专利技术的再一方面，提供了一种生物降解母粒。所述生物降解母粒包括聚烯烃材料、加工助剂和生物降解促进剂；其中，所述生物降解促进剂为本专利技术复合生物降解促进剂或由本专利技术复合生物降解促进剂的制备方法制备的复合生物降解促进剂。本专利技术的又一方面，提供了本专利技术复合生物降解促进剂或生物降解母粒在制备生物降解聚烯烃、热塑性弹性体、聚氯乙烯中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下的技术效果：本专利技术复合生物降解促进剂在壳层所含的高分子材料优选为天然高分子材料能够为细菌的繁殖提供充足的养分，并使细菌聚集，且高分子材料分子之间交联，有效提高了复合生物降解促进剂核壳结构的稳定性；核体所含的降解促进剂能够加快对合成树脂材料分子链的降解速度，细菌信号传导分子能够诱导细菌发出基因表达变化的信号，以促进厌氧菌群体聚集形成生物膜，从而加速对合成树脂材料的啃食作用，以实现合成树脂在厌氧环境中的加速降解。另外，将本专利技术复合生物降解促进剂设计成核壳结构，使得在厌氧降解时，天然高分子材料和细菌信号传导分子在调控细菌繁殖方面起到协同作用，同时壳层分解之后可以为细菌的扩大繁殖提供空间。本专利技术采用微乳法制备核壳结构的复合生物降解促进剂，其粒径相对均一，核壳结构完整。其交联反应形成的高分子壳层能够有效将降解促进剂和细菌信号传导分子的混合物进行包覆，从而使得制备的复合生物降解促进剂性能稳定。本专利技术生物降解母粒由于含有本专利技术复合生物降解促进剂，因此，其便于后续的可生物降解合成树脂的加工，而且赋予废弃后的合成树脂能够在厌氧降解场中具备厌氧降解的能力。另外，能够有效降低生物降解母粒的添加量，从而有效降低可生物降解合成树脂的成本。由于本专利技术复合生物降解促进剂和生物降解母粒均具有良好的厌氧环境的生物降解作用，因此，其能够被广泛应用于生物降解复合树脂中，并赋予生物降解复合树脂的生物降解特别是厌氧环境中的降解特性，而且能够有效加速生物降解复合树脂的被降解速率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例复合生物降解促进剂的结构示意图；图2为本专利技术实施例复合生物降解促进剂制备方法工艺流程示意图；图3为本专利技术实施例11至实施实例13提供的复合生物降解促进剂的SEM照片；其中，图3(a)为实施例11提供的复合生物降解促进剂的SEM照片，图3(b)为实施例12提供的复合生物降解促进剂的SEM照片，图3(c)为实施例13提供的复合生物降解促进剂的SEM照片，图4为本专利技术实施例11提供的复合生物降解促进剂的红外谱图；图5为本专利技术实施例21提供的生物降解母粒的照片。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合生物降解促进剂，其特征在于，包括核体和包覆所述核体的壳层；其中，所述核体的材料包括降解促进剂和细菌信号传导分子，且所述降解促进剂与所述细菌信号传导分子形成混合物；所述壳层的材料包括用于提供养分的高分子材料，高分子材料分子之间交联。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合生物降解促进剂，其特征在于，包括核体和包覆所述核体的壳层；其中，所述核体的材料包括降解促进剂和细菌信号传导分子，且所述降解促进剂与所述细菌信号传导分子形成混合物；所述壳层的材料包括用于提供养分的高分子材料，高分子材料分子之间交联。


2.根据权利要求1所述的复合生物降解促进剂，其特征在于：所述降解促进剂与所述细菌信号传导分子的重量比为1：(1～4)；和/或
所述降解促进剂包括金属硬脂酸盐；和/或
所述细菌信号传导分子包括3,5-二甲基-戊烯基-二氢-2(3H)呋喃、N-酰基高丝氨酸内脂、呋喃酰硼酸二脂中的至少一种；和/或
所述高分子材料为天然高分子材料。


3.根据权利要求2所述的复合生物降解促进剂，其特征在于：所述金属硬脂酸盐包括硬脂酸铁盐、硬脂酸铜盐、硬脂酸钴盐、硬脂酸镍盐中的至少一种；
所述天然高分材料包括淀粉、明胶、壳聚糖、海藻酸钠中的至少一种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的复合生物降解促进剂，其特征在于：所述核体的粒径为600nm～4μm；和/或
所述壳层的厚度为200nm～2μm；和/或
所述复合生物降解促进剂的粒径为800nm～6μm。


5.一种复合生物降解促进剂的制备方法，包括如下步骤：
将降解促进剂和细菌信号传导分子分散于含有用于提供养分的高分子材料的水溶液中，形成水相；
配制油相；
将所述水相与所述油相进行乳化处理，获得油包水反相微乳液；
向所述油包水反相微乳液中加入交联剂进行交联反应后，进行固液分离处理。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈寿，刘晓东，彭晓华，罗山，曾萍，李彦灼，孙耀明，
申请(专利权)人：深圳市通产丽星股份有限公司，深圳市八六三新材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44