一种超疏水低析出可降解材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超疏水低析出可降解材料及其制备方法，所述超疏水低析出可降解材料由以下组分制备：PLA树脂，PBS树脂，二氧化硅，Al

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水低析出可降解材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于可降解塑料领域，具体涉及一种超疏水低析出可降解材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们对绿色环保的要求越来越高，生物可降解材料的应用推广成为热点。聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)均是新型的生物降解材料，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。PLA、PBS均适用于注射、吹塑、模压、热成型及挤出成型等多种加工方式，可应用于食品包装、快餐饭盒、农用织物以及3D打印材料等众多领域。并且PBS材料耐高温能力好，能更好的应用于热饮吸管、热的食品包装中。
[0003]其中用于食品包装的材料，需要满足与食品直接接触的要求。总迁移量是食品接触材料应满足的基本性能之一，表征的是食品接触材料及制品中迁移到与之接触的食品模拟物中的非挥发性物质的最大允许量，这些非挥发性物质通常来自于包装生产过程中所使用的油墨、胶黏剂、树脂原料、添加剂等。因此，将新型可降解材料应用于一次性餐具等领域，就需要其在达到满足日常使用的机械性能外，还拥有低析出的性能。
[0004]超疏水材料是一种对水具有排斥性的材料，水滴在其表面无法滑动铺展而保持球型滚动状，从而达到滚动自清洁的效果，能够抑制材料接触水溶液从而降低析出。
[0005]CN113045871A公开了一种利用天然硅铝酸盐等物理吸附剂，吸附挤出加工过程中产生的小分子物质，达到材料低雾度、低析出的方法。CN109651788A公开了一种利用加工保护剂减少聚碳酸酯树脂挤出成型时的内应力产生，使成型更容易，降低挤出过程中析出物的方法。但是目前公开的方法更多的适用于减少挤出或其他加工过程中的析出，对总迁移量测试过程中的析出研究较少。
[0006]综上，目前可降解材料在食品接触时仍存在总迁移量析出多的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种超疏水低析出可降解材料。该可降解材料可显著降低材料的析出量。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种超疏水低析出可降解材料，所述超疏水低析出可降解材料包含以下组分：接枝了改性MOFs
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二氧化硅的PLA树脂60
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90份，优选75
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90份，PBS树脂5
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20份，优选5
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10份，滑石粉4.5
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18.5份，优选4.5
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14份，抗水解剂0.5
‑
1.5份，优选0.5
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1份；其中，所述PLA树脂与改性MOFs
‑
二氧化硅的质量比为(1.5
‑
2.3):1，优选(1.75
‑
2):1。
[0010]本专利技术利用Al
‑
MOFs吸附小分子，同时利用超疏水材料的特性抑制材料与水溶液的接触，从而达到降低析出的目的。具体的，利用Al
‑
MOFs材料，使材料能够吸附小分子析出物，同时与纳米二氧化硅表面的活性羟基结合，使纳米二氧化硅能分散在材料中，构筑材料
表面的微纳结构，提高材料的疏水能力。更进一步的，通过将改性MOFs
‑
二氧化硅与PLA树脂结合，提高改性MOFs
‑
二氧化硅在材料中的分散性，使材料同时具有超疏水、低析出的能力。
[0011]本专利技术中，所述PLA树脂为左旋光学纯PLLA，光学纯度为90％～99％，优选光学纯度96～99％的PLLA；优选地，所述PLA树脂在190℃，2.16kg下的熔融指数为3
‑
12g/10min。
[0012]本专利技术中，所述改性MOFs
‑
二氧化硅通过Al
‑
MOFs材料改性纳米二氧化硅获得；优选地，所述SiO2尺寸为10～100nm，优选10～30nm。纳米二氧化硅表面有大量活性羟基，极易团聚不利于其在材料中的分散，需要对纳米SiO2进行改性。其中最常用的为硅烷偶联剂，可与纳米二氧化硅表面羟基缩合成硅氧键。但是采用偶联剂改性需要先水解偶联剂才能发生反应，而偶联剂水解产物又会自缩合，影响纳米二氧化硅改性的效率。因此，需要更优良的方式改性纳米二氧化硅。
[0013]本专利技术中，所述改性MOFs
‑
二氧化硅的制备方法为：
[0014]S1：Al(NO3)3·
9H2O和有机配体对苯二甲酸(H2BDC)加水溶解，装入水热反应釜反应，冷却后离心收集沉淀，洗涤、干燥，得到Al基金属有机骨架配合物Al
‑
MOFs白色粉末；
[0015]S2：反应容器中加入DMF、Al
‑
MOFs、纳米二氧化硅和酯化催化剂，反应后冷却，除溶剂、洗涤、干燥，得到改性MOFs
‑
二氧化硅粉末。
[0016]本专利技术中，S1所述Al(NO3)3·
9H2O与H2BDC的摩尔比为1:1。
[0017]本专利技术中，S1所述洗涤是先后用去离子水、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、无水乙醇进行洗涤。
[0018]本专利技术中，S2所述Al
‑
MOFs与纳米二氧化硅的质量比为1：(1.5
‑
2)。
[0019]本专利技术中，S2所述酯化催化剂为对甲基苯磺酸。
[0020]本专利技术中，S2所述反应温度为80
‑
90℃，反应时间8
‑
12h。
[0021]本专利技术中，S2所述洗涤是先后用蒸馏水和无水乙醇进行洗涤。
[0022]本专利技术中，所述PBS树脂在190℃，2.16kg下的熔融指数为4
‑
20g/10min，优选在190℃，2.16kg下的熔融指数为4
‑
10g/10min。
[0023]本专利技术中，所述滑石粉为AH51205和/或AH51210。
[0024]本专利技术中，所述抗水解剂为STABAXOL 1LF和/或HYMAX 1010。
[0025]本专利技术的另一目的在于提供一种制备所述超疏水低析出可降解材料制备的方法。
[0026]一种制备所述超疏水低析出可降解材料制备的方法，所述方法包含以下步骤：
[0027]SS1：反应容器中加入N
‑
甲基吡咯烷酮、左旋聚乳酸、改性MOFs
‑
二氧化硅、酯化催化剂，溶解后反应，洗涤、干燥，得到接枝改性MOFs
‑
二氧化硅的聚乳酸；
[0028]SS2：将接枝改性MOFs
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二氧化硅的聚乳酸、PBS、滑石粉、抗水解剂加入挤出机熔融挤出，冷却、切粒、烘干，得到超疏水低析出可降解材料。
[0029]本专利技术中，SS1所述左旋聚乳酸与改性MOFs
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水低析出可降解材料，其特征在于，所述超疏水低析出可降解材料包含以下组分：其中，所述PLA树脂与改性MOFs
‑
二氧化硅的质量比为(1.5
‑
2.3):1，优选(1.75
‑
2):1。2.根据权利要求1所述的可降解材料，其特征在于，所述PLA树脂为左旋光学纯PLLA，光学纯度为90％～99％，优选光学纯度96～99％的PLLA；优选地，所述PLA树脂在190℃，2.16kg下的熔融指数为3
‑
12g/10min。3.根据权利要求1或2所述的可降解材料，其特征在于，所述改性MOFs
‑
二氧化硅通过Al
‑
MOFs材料改性纳米二氧化硅获得；优选地，所述SiO2尺寸为10～100nm，优选10～30nm。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的可降解材料，其特征在于，所述改性MOFs
‑
二氧化硅的制备方法为：S1：Al(NO3)3·
9H2O和有机配体对苯二甲酸(H2BDC)加水溶解，装入水热反应釜反应，冷却后离心收集沉淀，洗涤、干燥，得到Al基金属有机骨架配合物Al
‑
MOFs白色粉末；S2：反应容器中加入DMF、Al
‑
MOFs、纳米二氧化硅和酯化催化剂，反应后冷却，除溶剂、洗涤、干燥，得到改性MOFs
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二氧化硅粉末。5.根据权利要求4所述的可降解材料，其特征在于，S1所述Al(NO3)3·
9H2O与H2BDC的摩尔比为1:1；和/或，S1所述洗涤是先后用去离子水、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、无水乙醇进行洗涤。6.根据权利要求4所述的可降解材料，其特征在于，S2所述Al
‑
MOFs与纳米二氧化硅的质量比为1：(1.5
‑
2)；和/或，S2所述酯化催化剂为对甲基苯磺酸；和/或，S2所述反应温度为80<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景威，吴俊，李明哲，师杰，王倩倩，詹佐民，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：