一种可生物降解的高分子包装材料制造技术

本发明专利技术属于生物降解高分子材料技术领域，特别涉及一种可生物降解的高分子包装材料。由改性聚乙烯醇、稳定剂、增塑剂和助剂制备而成，利用戊二醛对聚乙烯醇进行改性，将戊二醛一端的醛基氧化为羧基与聚乙烯醇分子链上的羟基发生酯化反应，得到改性聚乙烯醇，避免了聚乙烯醇分子链上大量分子内和分子间氢键的形成，同时在改性聚乙烯醇分子链上引入了活泼醛基，使得合成的可生物降解的高分子包装材料在具有优异力学性能的同时能够有效的抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，且具有良好的降解速率。且具有良好的降解速率。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解的高分子包装材料


[0001]本专利技术涉及生物降解高分子材料
，具体涉及一种可生物降解的高分子包装材料。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，各种高分子材料应用到日常生产生活中。然而这些材料难以自然降解，对环境造成了严重的污染，这种情况与“绿色发展”的理念严重不符。为了解决污染问题，研究可生物降解的高分子材料成为人们关注的重点。生物降解高分子一般是指具有一定机械强度并能在自然环境中全部或部分被微生物如细菌、霉菌(真菌)和藻类分解为低分子化合物而不造成环境污染的高分子材料。它具有如下特点：可制成堆肥回归大自然；因降解而使体积减少，延长填埋场使用寿命；不存在普通塑料袋要焚烧问题，减少了有害气体的排放；可减少随意丢弃对野生动植物的危害；储存运输方便，不需避光。
[0003]高分子生物降解方式一共有三种。第一种是利用微生物对高分子材料进行侵蚀，促使微生物破坏掉高分子的结构，从而使整个高分子材料得以降解。第二种是利用生物酶的特性作用在高分子材料当中，促使微生物对高分子的分子链造成侵蚀。第三种降解方法是利用微生物以及聚合物的配合来完成的。在该种方法下的高分子降解不会使高分子材料完全消失，而是会在与微生物的作用下产生新的物质，该过程比较复杂。
[0004]中国专利201010294691.2公开了一种淀粉基热可塑性生物降解材料及其制备方法，由植物淀粉、改性增塑助剂、可降解高分子化合物组成，通过改性增塑助剂将植物淀粉的大分子在混合装置中进行催化改性，降低其分子结构；再对已充分改性后的淀粉小分子进行重新组合。制得的淀粉基热可塑性生物降解材料耐水耐油，耐候性佳，具有优良的热塑成型性能。
[0005]中国专利200810123123.9公开了一种微胶囊膨胀阻燃淀粉基可降解材料及其制备方法，将淀粉与增塑剂和增容剂混合，加入可生物降解的高分子化合物与微胶囊化膨胀型阻燃剂和阻燃催化剂，得到膨胀阻燃淀粉基可降解材料。所得产物具有优良的柔韧性和力学性能；具有较好的耐水与耐油性；无毒无害，可完全生物降解；具有较佳的阻燃性能；可用于包装、层压材料和体育卫生用品等领域。

技术实现思路

[0006]为了得到既能满足包装要求又可以实现自动降解的高分子包装材料，本专利技术提供了一种可生物降解的高分子包装材料，具有优异的力学性能，同时能够有效的抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。
[0007]本专利技术解决上述问题的技术方案如下：
[0008]一种可生物降解的高分子包装材料，由改性聚乙烯醇、稳定剂、增塑剂和助剂制备而成；
[0009]所述改性聚乙烯醇的化学结构式如式I所示：
[0010][0011]作为本专利技术的进一步改进，所述改性聚乙烯醇的制备方法如下：
[0012]S1：将戊二醛与萃取剂和稀释剂混合后加入催化剂，加热搅拌，并向其中持续通入空气，反应过程中向其中滴加NaOH溶液，调节溶液pH为7.5，反应4
‑
6h；
[0013]S2：将步骤S1中反应完成后的混合液过滤，静置，得到静置后的母液，将静置后的母液用水进行反萃取，降低温度，反萃后的溶液析出晶体；
[0014]S3：在去离子水中加入聚乙烯醇，加热搅拌，待聚乙烯醇溶解后加入硫酸铜，并缓慢加入步骤S2中得到的晶体，反应4
‑
6h后，过滤，得到改性聚乙烯醇。
[0015]本专利技术具有如下有益效果：
[0016]利用戊二醛对聚乙烯醇进行改性，将戊二醛一端的醛基氧化为羧基与聚乙烯醇分子链上的羟基发生酯化反应，得到改性聚乙烯醇，避免了聚乙烯醇分子链上大量分子内和分子间氢键的形成，同时在改性聚乙烯醇分子链上引入了活泼醛基，使得合成的可生物降解的高分子包装材料在具有优异力学性能的同时能够有效的抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，且具有良好的降解速率。
具体实施方式
[0017]下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]实施例1
[0019]一种可生物降解的高分子包装材料，由改性聚乙烯醇、稳定剂、增塑剂和助剂制备而成；
[0020]其中改性聚乙烯醇的制备方法如下：
[0021]S1：将80重量份戊二醛与60重量份萃取剂三丁胺和60重量份稀释剂正丁醇混合后加入6重量份催化剂Pd/SiO2，加热搅拌，加热温度为55℃，并向其中持续通入空气，反应过程中向其中滴加0.05mol/LNaOH溶液，并用pH计测试溶液pH，调节溶液pH为7.5，反应4h，反应完成后戊二醛一端的醛基被氧化为羧基，即反应后的产物一端为羧基，另一端为醛基；
[0022]S2：将步骤S1中反应完成后的混合液过滤，滤液静置18h，得到静置后的母液，将静置后的母液用水进行反萃取，降低温度至
‑
5℃，反萃后的溶液析出晶体；
[0023]S3：在130重量份去离子水中加入85重量份聚乙烯醇，加热搅拌，加热温度为65℃，待聚乙烯醇溶解后加入6重量份硫酸铜，并缓慢加入75重量份步骤S2中得到的晶体，发生酯化反应，反应4h后，过滤，除去催化剂硫酸铜，得到改性聚乙烯醇。采用硫酸铜作为催化剂，由于硫酸铜难溶于反应物和产物中，反应完成后容易除去，简化了分离流程，且经分离后的硫酸铜可重复使用，节约成本，所得产物化学结构式如式I所示：
[0024][0025]聚乙烯醇可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在细菌和酶的作用下，46天可降解75％，属于一种生物可降解高分子材料。但聚乙烯醇含有大量的羟基，能形成大量的分子内和分子间氢键，其熔融温度与分解温度非常接近，难以热塑加工。在本专利技术中，利用戊二醛对聚乙烯醇进行改性，从而实现聚乙烯醇相关性能的改善。戊二醛具有较活泼的醛基能与细胞壁表面发生反应，引起蛋白质凝固造成细菌死亡。在通入空气的情况下，将戊二醛与三丁胺和正丁醇混合，加入催化剂Pd/SiO2，在加热的条件下，戊二醛一端的醛基被氧化为羧基。在此反应过程中，三丁胺作为萃取剂，使得一端被氧化成羧基的戊二醛进入到有机相中，避免了进一步氧化，使反应朝着有利于产物的方向进行，提高了戊二醛的转化率和产物的选择性。而正丁醇的加入可以与三丁胺产生络合，改善三丁胺的分层速度。在步骤S3中，聚乙烯醇在硫酸铜的催化下与步骤S2中得到的晶体发生酯化反应，聚乙烯醇上含有的羟基发生反应，避免了大量分子内和分子间氢键的形成，便于后续的热塑加工，同时形成的改性聚乙烯醇分子链上含有活泼的醛基，使得合成的可生物降解的高分子包装材料具有良好的杀菌作用。
[0026]一种可生物降解的高分子包装材料，由以下原料按重量份制备而成：改性聚乙烯醇70份；稳定剂10份；增塑剂8份；助剂4份。其中，稳定剂为硬脂酸锌；增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯和柠檬酸三辛酯按重量比1:1混合；助剂为没食子酸丙酯。
[0027]一种可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解的高分子包装材料，其特征在于，由改性聚乙烯醇、稳定剂、增塑剂和助剂制备而成；所述改性聚乙烯醇的化学结构式如式I所示：2.根据权利要求1所述的一种可生物降解的高分子包装材料，其特征在于，所述改性聚乙烯醇的制备方法如下：S1：将戊二醛与萃取剂和稀释剂混合后加入催化剂，加热搅拌，并向其中持续通入空气，反应过程中向其中滴加NaOH溶液，调节溶液pH为7.5，反应4
‑
6h；S2：将步骤S1中反应完成后的混合液过滤，静置，得到静置后的母液，将静置后的母液用水进行反萃取，降低温度，反萃后的溶液析出晶体；S3：在去离子水中加入聚乙烯醇，加热搅拌，待聚乙烯醇溶解后加入硫酸铜，并缓慢加入步骤S2中得到的晶体，反应4
‑
6h后，过滤，得到改性聚乙烯醇。3.根据权利要求2所述的一种可生物降解的高分子包装材料，其特征在于，所述改性聚乙烯醇的制备方法如下：S1：将80
‑
100重量份戊二醛与60
‑
80重量份萃取剂三丁胺和60
‑
80重量份稀释剂正丁醇混合后加入6
‑
10重量份催化剂Pd/SiO2，加热搅拌，加热温度为55
‑
65℃，并向其中持续通入空气，反应过程中向其中滴加0.05mol/LNaOH溶液，并用pH计测试溶液pH，调节溶液pH为7.5，反应4
‑
6h；S2：将步骤S1中反应完成后的混合液过滤，滤液静置18
‑
24h，得到静置后的母液，将静置后的母液用水进行反萃取，降低温度至
‑
5℃，反萃后的溶液析出晶体；S3：在130
‑
150重量份去离子水中加入85
‑
95重量份聚乙烯醇，加热搅拌，加热温度为65
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛宏伟，
申请(专利权)人：深圳市约玛新材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：