可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用。本发明专利技术的可生物堆肥降解材料的制备原料包括40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖，通过混合熔融，得到可生物堆肥降解材料，可生物堆肥降解材料送入环形模头中挤出，得到可生物堆肥降解管材。本发明专利技术的可生物堆肥降解材料，能够利用制备原料中各组分之间的相容性，弥补单一组分的缺陷，性能更优越，成分更安全，熔融过程混合的更加均匀，所得到的材料的强度和韧性都有明显提高，且能耗较低，熔融得到可生物堆肥降解材料后，直接进行挤出步骤生成初生管坯，降低了能耗和成本，节能环保。

【技术实现步骤摘要】
可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用
本专利技术属于环保
，具体涉及一种可生物堆肥降解材料及其制备方法和应用，以及一种可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用，尤其是在环保
中的应用。
技术介绍
目前，全球每年约生产塑料制品1亿吨。其中一次性包装材料、食品饮料塑料制品超过3000万吨。这些和我们的日常生活密不可分的塑料制品及包装因为难以自然分解和合理回收利用，而造成了令人头痛的“白色污染”，并且对不可再生的石油资源产生了严重的依赖。我国仅一次性餐盒的年生产能力就达到115亿只以上，具有较大规模。其中仅高发泡塑料餐盒就达80亿只左右。随着快餐业的发展，快餐盒的社会需求量还将逐步扩大，2019年上半年外卖餐饮包装消耗各种塑料750万吨。近年来我国物流快递业发展更加迅猛，2018年全国快递业共消耗编织袋53亿条、塑料袋245亿个、封套57亿个、包装箱143亿个、胶带430亿米。同时，饮料吸管、医疗输液管消耗巨大，而且无法回收。面对如此庞大的塑料制品消耗以及陆地和海洋的巨大污染，欧美发达国家都发布了禁塑令。生活中，我们可以接触到各式各样的塑料管材，大到某些运输管道，小到饮料吸管，极大的方便了人们的日常饮食生活，已成为日常生活中必不可少的用品。但是，传统吸管材料通常为聚丙烯等，这些无回收价值又无法快速降解的塑料吸管的大量使用，给人们生活环境造成严重的白色污染。基于此，美国全国咖啡店取消塑料吸管并改用纸质吸管，每只费用高达十几美分。我国也宣布将于2021年1月1日起全面禁止塑料吸管的使用。目前，可生物堆肥降解聚乳酸材质的吸管主要存在如下技术问题：传统的聚乳酸吸管耐热温度低，因具有硬而脆、韧性差的问题，当保存环境温度超过60℃时，产品会在短时间内快速降解造成吸管整体降解脆裂无法使用的现象，使得吸管产品还在货架期就失效，造成大量材料浪费，不利于环保性聚乳酸材料的推广使用。再加上聚乳酸的价格是聚丙烯的二至三倍，导致聚乳酸吸管目前无法全面替代塑料吸管。CN111040398A公开了一种生物可降解吸管及其制备方法，其为了制备可降解吸管使用了如环氧大豆油、铝钛偶联剂、润滑剂和抗水剂等多种化学添加剂，并使用常规的双螺杆挤出设备，制备成本高，卫生安全性不可靠，无法实现全降解。因此，亟待提出一种成本较低且成分更安全的可生物堆肥降解材料来解决这种困局。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种可生物堆肥降解材料、可生物堆肥降解管材及其制备方法和应用。本专利技术提供的可生物堆肥降解材料利用制备原料中各组分之间的相容性，相互混合的过程能够弥补单一组分的缺陷，且制备原料的价格较低，制备得到的可生物堆肥降解材料的性能更优越、成本更低。并且，本专利技术提供的可生物堆肥降解材料的制备方法中，熔融过程各组分的混合更均匀，避免出现过度热降解现象，提高了材料的韧性和强度，而且能耗较传统的线性反应器降低了50～60％。本专利技术第一方面提供了一种可生物堆肥降解材料，其制备原料包括40～55重量％的聚乳酸(PLA)、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述第一共聚酯为聚已内酯(PCL)和/或聚羟基脂肪酸酯(PHA)。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述第二共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括48～52重量％的聚乳酸、8～12重量％的第一共聚酯、18～22重量％的第二共聚酯和18～22重量％的多糖。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、10重量％的第一共聚酯、20重量％的第二共聚酯和20重量％的多糖。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、10重量％的聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯、20重量％的聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和20重量％的多糖。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述制备原料包括50重量％的聚乳酸、5重量％的聚已内酯、5重量％的聚羟基脂肪酸酯、15重量％的聚丁二酸丁二醇酯、5重量％的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯和20重量％的多糖。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚乳酸的熔点为125～180℃，玻璃化转变温度为55～60℃。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚己内酯的熔点为59～64℃，玻璃化转变温度为-60至-40℃。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚己内酯的熔点为60℃，玻璃化转变温度为-60℃。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚己内酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。聚己内酯的熔点较低，若作为单一组分聚合物加工窗口较窄、纤维强度低。但聚己内酯与聚乳酸共混后再制备成聚合物材料，能够改善聚乳酸的脆性、韧性和疏水性，进而提高聚合物材料的强度和柔韧性。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯的熔点为135～180℃，玻璃化转变温度为-45～4℃，拉伸强度20～43MPa，冲击强度≥6kJ/m2。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。聚羟基脂肪酸酯在加工过程中存在着热加工窗口窄、易热降解、熔体流动性差等的问题，不适合进行单组分加工，将聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸复配时具有良好的可生物堆肥降解性和生物相容性，具有更好的热稳定性，能够显著增强材料的力学强度。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚丁二酸丁二醇酯的熔点为110～115℃，玻璃化转变温度为-35至-20℃。优选地，聚丁二酸丁二醇酯的玻璃化转变温度为-30℃。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的优选实施方式，所述聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.25～0.4：1。聚乳酸的相对分子质量要远远大于聚丁二酸丁二醇酯的相对分子质量，相对分子质量较低的聚丁二酸丁二醇酯的加入能够起到增塑的作用，并可促进聚乳酸的结晶。本专利技术中，当聚丁二酸丁二醇酯的重量占原料总重量的配比达到20％时，所得材料的冲击强度可达到14.9kJ/m2，是纯聚乳酸的7.5倍，增韧效果非常显著。聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸复配能够提高材料的结晶速率和强度。根据本专利技术所述的可生物堆肥降解材料的一些实施方式，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的熔点为110～135℃，玻璃化转变温度为-32至-25℃。优选地，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的玻璃化转变温度为-29℃。根据本专利技术所述的可生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可生物堆肥降解材料，其制备原料包括40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖。/n

【技术特征摘要】
1.一种可生物堆肥降解材料，其制备原料包括40～55重量％的聚乳酸、5～20重量％的第一共聚酯、15～30重量％的第二共聚酯和10～25重量％的多糖。


2.根据权利要求1所述的可生物堆肥降解材料，其特征在于，所述第一共聚酯为聚已内酯和/或聚羟基脂肪酸酯；所述第二共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯和/或聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯；优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物；和/或，
所述聚乳酸的熔点为125～180℃，玻璃化转变温度为55～60℃；和/或，
所述聚己内酯的熔点为59～64℃，玻璃化转变温度为-60至-40℃；和/或，
所述聚丁二酸丁二醇酯的熔点为110～115℃，玻璃化转变温度为-35至-20℃；和/或，
所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯的熔点为110～135℃，玻璃化转变温度为-32至-25℃；和/或，
所述聚羟基脂肪酸酯的熔点为135～180℃，玻璃化转变温度为-45～4℃，拉伸强度为20～43MPa，冲击强度≥6kJ/m2。


3.根据权利要求1或2所述的可生物堆肥降解材料，其特征在于，所述制备原料包括48～52重量％的聚乳酸、8～12重量％的第一共聚酯、18～22重量％的第二共聚酯和18～22重量％的多糖；和/或，
优选地，所述聚己内酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1；和/或，
优选地，所述聚羟基脂肪酸酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1；和/或，
优选地，所述聚丁二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.25～0.4：1；和/或，
优选地，所述聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯与聚乳酸的重量比为0.05～0.2：1。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的可生物堆肥降解材料，其特征在于，所述多糖为淀粉、纤维素和糖原中的至少一种；优选地，所述多糖为接枝改性淀粉；更优选地，所述多糖为马来酸酐改性的热塑性淀粉；和/或，
所述马来酸酐改性的热塑性淀粉的粒径为1500～5000目。


5.一种可生物堆肥降解材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：史佳林，朱艳青，
申请(专利权)人：安徽京安润生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34