一种可生物降解复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，提供了一种可生物降解复合材料及其制备方法和应用，本发明专利技术采用特定配比的聚羟基脂肪酸酯、聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙醇酸复配制得可生物降解复合材料，本发明专利技术提供的可生物降解复合材料不仅可生物降解，而且热变形温度不低于94℃，氧气透过率＜0.01cm3/(m2·

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，更具体地，涉及一种可生物降解复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]21世纪以来，国内居民生活水平逐渐提高，对各种食品、药品等产品的包装需求也越来越大。用于食品、药品的包装瓶通常都有阻隔性要求，目前为了满足各类产品包装的需求，大量地采用不可降解塑料来制备阻隔包装瓶，目前阻隔包装瓶的传统原料主要有：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯
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乙烯醇共聚物(EVOH)、聚丙烯(PP)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等，通常用注吹、挤吹工艺制作阻隔包装瓶，主要存在以下问题：(1)原材料不可再生；(2)原材料不可降解，大量的阻隔包装瓶废弃到了自然界中，造成了极大的浪费和污染，例如PET的阻隔性好，但是不可降解，而且回收成本高；(3)传统阻隔包装瓶的阻隔层需要粘接剂与内外层进行粘接，造成工艺成本增加；(4)不耐高温、受热易变形；(5)普通降解材料制备的阻隔包装瓶通常需要通过表面涂覆一层致密的阻隔膜才能达到阻隔性要求，利用常用的包装材料的表面涂层PVDC不可降解，极易产生微塑料，目前主流的降解材料主要有聚乳酸(PLA)、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(PBAT)，但是其阻隔性差、耐热性差(PLA氧气透过率约为125cm3/(m2·
24h
·
Pa)，水汽透过率约为138g/m2·
24h，PBAT氧气透过率约为110cm3/(m2·
24hr/>·
Pa)，水汽透过率约为270g/m2·
24h，PLA的热变形温度仅为50
‑
55℃，PBAT热变形温度仅为40℃左右)的缺点限制了PLA、PBAT在阻隔包装瓶上的应用，不适用于一些高温的场合。因此，亟需开发一种阻隔包装瓶用可生物降解复合材料，兼具良好的阻隔性和耐热性。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种可生物降解复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的可生物降解复合材料不仅可生物降解，而且热变形温度不低于94℃，氧气透过率＜0.01cm3/(m2·
24h
·
Pa)，水汽透过率不超过0.62g/m2·
24h，冲击强度不低于3.0KJ/m2，可高达12.3KJ/m2，具有优异的阻隔性、耐热性和冲击性能，可用于制备具有良好的阻隔性和耐热性的包装材料。
[0004]本专利技术的第一方面提供一种可生物降解复合材料。
[0005]具体地，一种可生物降解复合材料，按照重量份计，制备所述可生物降解复合材料的原料组分包括：
[0006]聚羟基脂肪酸酯
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10
‑
70份；
[0007]聚甲基乙撑碳酸酯
ꢀꢀ5‑
40份；
[0008]聚乙醇酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
40份。
[0009]本专利技术采用一定配比的聚羟基脂肪酸酯、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙醇酸制得可生物降解复合材料，聚羟基脂肪酸酯(PHA)是生物基材料，来源于玉米淀粉、葡萄糖、农作物秸
秆等，属于可再生资源，有效减缓了能源消耗；PHA和聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)可海洋生物降解，PPC可工业堆肥生物降解，通过PHA和聚乙醇酸(PGA)复配可以加快PPC的崩解效率，从而提高PPC的降解速率；PPC和PGA的流动性差，而PHA的流动性会随着温度升高而快速增加，在220℃附近加工时，因PHA的高流动性(PHA的分解温度在240℃以上，此时流动性增加并不是材料分解导致的，而高结晶材料PHA在较高温度下，PHA处于粘流态，分子链不受结晶束缚，表现出更加活跃的特性，导致流动性增加)使PPC和PGA的加工更加容易；另外，由于PHA加工温度区间窄，加工性能不好，较脆，因此将PHA通过与PPC和PGA共混还解决了PHA的加工性能较差的问题；PHA具有结晶度高、分子之间致密性高、疏水性、热变形温度高的特点，可赋予复合材料良好的阻隔性和耐热性；PPC(氧气阻隔性为0.01，水汽阻隔性为3.85，热变形温度38℃)能够提高复合材料的阻隔性，而且PPC的韧性很好，可以起到增韧作用；PGA(氧气阻隔性为0.01，水汽阻隔性为0.01，热变形温度170℃)则能够提高复合材料的阻隔性和耐热性。本专利技术巧妙地应用了PHA、PPC、PGA的各自特性，以特定配比进行复配使得所制得的复合材料不仅可生物降解，而且还具有优异的阻隔性和耐热性。
[0010]优选地，按照重量份计，制备所述可生物降解复合材料的原料组分包括：
[0011]聚羟基脂肪酸酯
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20
‑
40份；
[0012]聚甲基乙撑碳酸酯
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15
‑
20份；
[0013]聚乙醇酸
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20
‑
30份。
[0014]优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为聚
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β
‑
羟丁酸(PHB)、羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)、3
‑
羟基丁酸
‑
3羟基己酸共聚酯(PHBHHX)、聚羟基丁酸酯
‑
co
‑4‑
羟基丁酸酯(P34HB)中的一种或几种。
[0015]更优选地，所述聚羟基脂肪酸酯为聚
‑
β
‑
羟丁酸(PHB)。PHB是PHA中结构最简单的一种，而且其光学结构都为R型结构，分子结构规整，所以结晶度高(50
‑
80％)，分子之间致密性极高，具有疏水性，阻隔性非常好，通过加入PHB可以极大地改善复合材料的阻隔性，同时PHB的热变形温度非常高，可达150℃，可以通过添加PHB提升复合材料的耐热性能。
[0016]优选地，所述聚羟基脂肪酸酯的重均分子量为20
‑
40万。
[0017]优选地，所述聚甲基乙撑碳酸酯的熔融指数为1
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15g/10min。
[0018]更优选地，所述聚甲基乙撑碳酸酯的重均分子量熔融指数为1
‑
5g/10min。
[0019]优选地，所述聚乙醇酸的熔融指数为3
‑
12g/10min。
[0020]更优选地，所述聚乙醇酸的熔融指数为6
‑
10g/10min。
[0021]优选地，所述原料组分还包括助剂，所述助剂包括无机填料、纳米纤维素、偶联剂、抗氧剂、成核剂中的一种或几种。纳米纤维素对气体分子具有不可透过性，当其均匀分散到聚合物材料中时，会阻碍气体分子在基体中的扩散，从而提高复合材料的阻隔性。无机填料在复合材料中的作用，一方面是增强材料强度，另一方面是使得无机物与聚合物之间形成紧密的相容界面，阻碍了气体渗透路径，同样可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解复合材料，其特征在于，按照重量份计，制备所述可生物降解复合材料的原料组分包括：聚羟基脂肪酸酯
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10
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70份；聚甲基乙撑碳酸酯
ꢀꢀ5‑
40份；聚乙醇酸
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10
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40份。2.根据权利要求1所述的可生物降解复合材料，其特征在于，按照重量份计，制备所述可生物降解复合材料的原料组分包括：聚羟基脂肪酸酯
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20
‑
40份；聚甲基乙撑碳酸酯
ꢀꢀ
15
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20份；聚乙醇酸
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20
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30份。3.根据权利要求1所述的可生物降解复合材料，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯为聚
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β
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羟丁酸、羟基丁酸戊酸共聚酯、3
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羟基丁酸
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3羟基己酸共聚酯、聚羟基丁酸酯
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co<...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹杰，童玉宝，司徒卫，余岳明，吕金艳，余柳松，
申请(专利权)人：珠海麦得发生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：