一种绿色安全生物降解材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种绿色安全生物降解材料及其制备方法和应用，涉及生物降解材料技术领域。本发明专利技术提供的绿色安全生物降解材料，以重量份数计，包括以下制备原料：生物降解聚酯68~99.998份；无机填料0~10份；天然产物紫外稳定剂0.001~4份；天然产物抗氧剂0.001~4份；相容剂0~2份；增塑剂0~2份；润滑剂0~2份；色母0~8份。本发明专利技术提供的绿色安全生物降解材料不仅具有较高的力学性能、阻隔性能及抗老化性能，还可以杜绝生物降解材料制备过程中有毒试剂的应用，避免或减少使用过程产生的次生污染。避免或减少使用过程产生的次生污染。避免或减少使用过程产生的次生污染。

【技术实现步骤摘要】
一种绿色安全生物降解材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物降解材料
，具体涉及一种绿色安全生物降解材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]生物降解塑料既有较好的力学性能，又有较高的延展性和断裂伸长率，还具有优良的生物降解性，在使用后能够在环境中被微生物利用而分解成二氧化碳和水，可有效避免环境污染。因此，生物降解塑料被当作替代传统塑料聚乙烯和聚苯乙烯的理想材料并成为材料领域的研究热点。
[0003]我国是农业大国，地膜是我国重要的农业生产资料。我国地膜覆盖面积大、应用范围广，在增加农作物产量、提高作物品质、丰富农产品供给结构等方面发挥了重要作用。由于地膜长时间暴露在户外，历经日晒雨淋，极易发生老化而变脆，导致其断裂伸长率急剧下降，在外观变化上主要表现为破洞、开裂而失效，无法满足农作物种植期的使用寿命要求，也无法达到其预期功能效果。生物降解地膜的预期使用寿命一般是1~6个月，如果不进行抗紫外老化和抗氧化预防，其在种植期内就会破裂失效，对地膜的力学性能、阻隔性、保温和防草等功效造成很大影响。
[0004]紫外稳定剂的应用可有效缓解生物降解材料在使用过程中发生老化而过早降解的问题，现有技术主要是添加无机紫外稳定剂（大多是金属氧化物或陶瓷粉末，如纳米TiO2、ZnO等）及添加有机紫外稳定剂（包括苯并三唑类、受阻胺类、二苯甲酮类、苯甲酸酯类等有机化合物等），有时也会辅以抗氧剂（胺类、酚类、硫代酯和亚磷酸酯类等）。例如，专利CN114851672A、CN114149667A和CN115386210A。但是现有技术中的无机紫外稳定剂类材料在制备过程中容易团聚和变色，严重影响了紫外线吸收效果；有机紫外稳定剂类材料无法做到全光谱防晒，且有些小分子存在有毒、热稳定性差、易迁移、易分解等问题，并不能很好解决过早降解的问题。此外，因为生物降解塑料会在使用过程中发生降解，例如生物降解地膜会在农田土壤环境中发生原位降解，添加剂会释放到土壤中造成环境风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种绿色安全生物降解材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的绿色安全生物降解材料不仅具有较高的力学性能、阻隔性能及抗老化性能，还可以杜绝生物降解材料制备过程中有毒试剂的应用，避免或减少使用过程产生的次生污染。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种绿色安全生物降解材料，以重量份数计，包括以下制备原料：
[0008]生物降解聚酯68~99.998份；
[0009]无机填料0~10份；
[0010]天然产物紫外稳定剂0.001~4份；
[0011]天然产物抗氧剂0.001~4份；
[0012]相容剂0~2份；
[0013]增塑剂0~2份；
[0014]润滑剂0~2份；
[0015]色母0~8份。
[0016]优选地，所述天然产物紫外稳定剂包括抗紫外活性物质；所述抗紫外活性物质包括黄芩苷、安石榴苷、芦丁、紫草素、大黄素、姜黄素、小檗碱、绿原酸、欧前胡素和异欧前胡素中的一种或几种。
[0017]优选地，所述天然产物紫外稳定剂还包括负载所述抗紫外活性物质的载体或包覆所述抗紫外活性物质的囊壁。
[0018]优选地，所述天然产物抗氧剂包括抗氧化活性物质；所述抗氧化活性物质包括硫辛酸、维生素E、维生素C、β胡萝卜素、茶多酚、谷维素、槲皮素、阿魏酸、N
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乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽、白藜芦醇、芒果甙、羧甲基壳聚糖、香蕉雄花提取物、石榴种子提取物、葡萄籽提取物、沙棘种子提取物和迷迭香酸中的一种或几种。
[0019]优选地，所述天然产物抗氧剂还包括负载所述抗氧化活性物质的载体或包覆所述抗氧化活性物质的囊壁。
[0020]优选地，所述载体为无机载体；所述囊壁的制备原料包括壳聚糖、纤维素、改性纤维素、海藻酸钠、脂质体、天然多糖、玉米醇溶蛋白、明胶、琼脂、阿拉伯胶、柠檬油和羟基环糊精中的一种或几种。
[0021]优选地，所述生物降解聚酯包括聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚羟基烷酸酯、聚ε
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己内酯、聚乙醇酸、聚乙烯醇、聚β
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羟基丁酸、聚羟基戊酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯和聚乙醇酸中的一种或几种。
[0022]本专利技术提供了上述技术方案所述绿色安全生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023]将所述绿色安全生物降解材料的制备原料混合，得到混料；
[0024]将所述混料进行加工成型，得到绿色安全生物降解材料。
[0025]本专利技术提供了上述技术方案所述绿色安全生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]将部分生物降解聚酯和所述绿色安全生物降解材料的其他制备原料混合，得到初混料；
[0027]将所述初混料进行挤出造粒，得到生物降解聚酯母粒；
[0028]将所述生物降解聚酯母粒和剩余生物降解聚酯混合，进行成型，得到绿色安全生物降解材料。
[0029]本专利技术提供了上述技术方案所述绿色安全生物降解材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的绿色安全生物降解材料在包装或农用塑料中的应用。
[0030]本专利技术提供了一种绿色安全生物降解材料，在本专利技术中，天然产物紫外稳定剂和天然产物抗氧剂是从植物中提取的天然活性物质，具有安全、无毒或低毒、无污染、环境影响小等优点。因此，本专利技术通过采用天然产物紫外稳定剂替代传统化学紫外稳定剂产品，采用天然产物抗氧剂替代传统化学抗氧剂产品，制备绿色安全生物降解材料，不仅可以提高生物降解材料的力学性能、阻隔性能及抗老化性能，还可以杜绝生物降解材料制备过程中
有毒试剂的应用，避免或减少使用过程产生的次生污染。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0032]本专利技术提供的绿色安全生物降解材料采用生物降解聚酯为原料，天然产物紫外稳定剂及天然产物抗氧剂为主要功能助剂，在加工和使用过程中绿色、安全，可用于食品包装及农用地膜等领域；
[0033]本专利技术提供的绿色安全生物降解材料可完全降解，无化学添加剂残留，无二次污染，无需回收，可有效减少或者杜绝生物降解材料因为在自然环境中降解而产生的环境次生污染物，改善生活或农业环境；
[0034]本专利技术提供的绿色安全生物降解材料具有优异的抗紫外老化性能及抗氧化性能，其中的薄膜制品人工老化100 h或200 h后，仍可以保持较好的力学性能，具有较好的耐候性；
[0035]本专利技术专利技术提供的绿色安全生物降解材料具有优异的力学性能及阻隔性能，其薄膜制品可达到GB/T 35795
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2017《全生物降解农用地面覆盖薄膜》和GB/T 10004
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2008《包装用塑料复合膜袋干法复合、挤出复合》的要求，可用于食品包装及农用地膜等领域。
附图说明
[0036]图1为实施例1和对比例1制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色安全生物降解材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下制备原料：生物降解聚酯68~99.998份；无机填料0~10份；天然产物紫外稳定剂0.001~4份；天然产物抗氧剂0.001~4份；相容剂0~2份；增塑剂0~2份；润滑剂0~2份；色母0~8份。2.根据权利要求1所述的绿色安全生物降解材料，其特征在于，所述天然产物紫外稳定剂包括抗紫外活性物质；所述抗紫外活性物质包括黄芩苷、安石榴苷、芦丁、紫草素、大黄素、姜黄素、小檗碱、绿原酸、欧前胡素和异欧前胡素中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的绿色安全生物降解材料，其特征在于，所述天然产物紫外稳定剂还包括负载所述抗紫外活性物质的载体或包覆所述抗紫外活性物质的囊壁。4.根据权利要求1所述的绿色安全生物降解材料，其特征在于，所述天然产物抗氧剂包括抗氧化活性物质；所述抗氧化活性物质包括硫辛酸、维生素E、维生素C、β胡萝卜素、茶多酚、谷维素、槲皮素、阿魏酸、N
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乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽、白藜芦醇、芒果甙、羧甲基壳聚糖、香蕉雄花提取物、石榴种子提取物、葡萄籽提取物、沙棘种子提取物和迷迭香酸中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的绿色安全生物降解材料，其特征在于，所述天然产物抗氧剂还包括负载所述抗氧化活性物质的载体或包覆所述抗氧化活性物质的囊壁。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琪，何文清，刘家磊，董闫闫，刘勤，张茂林，崔吉晓，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：