一种生物降解聚合物相容剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物降解高分子材料领域，公开了一种生物降解聚合物相容剂及其制备方法和应用。按重量份数计，该生物降解聚合物相容剂包括组分：烯烃共聚物10份、功能单体1～4份、脂肪族二异氰酸酯0.1～0.2份、聚乳酸0.5～1份。本发明专利技术还提供了该相容剂采用辐射接枝和常温共混的制备方法及其在聚乳酸合金制备中的应用。本发明专利技术的相容剂可以提高聚乳酸与其他生物降解聚合物的相容性，改善韧性并保证复合材料的生物降解特性。的生物降解特性。的生物降解特性。

【技术实现步骤摘要】
一种生物降解聚合物相容剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物降解高分子材料领域，特别涉及一种生物降解聚合物相容剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统的石油基塑料制品给人们生活带来便利的同时也造成了严重的白色污染，生物降解塑料的开发和使用为白色污染的解决提供了一种新的方案。其中最具应用前景的是生物基聚乳酸(PLA)材料，然而单一的聚乳酸存在脆性大的问题，需要添加石油基生物降解材料聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等进行增韧改性。但是PLA与PBAT、PBS的相容性非常差，使得复合材料的力学性能显著降低，因此需要加入相容剂进行增容改性。
[0003]如公开专利CN101717497A披露了一种生物基相容剂(熔融接枝法)，其将醇解聚产物与异氰酸酯、抗氧剂采用螺杆于140℃～190℃进行反应性共混；利用不同分子量的羟基封端的生物基树脂醇解聚产物提高产物的反应活性，为制备性能较好的相容剂奠定基础。该方法所得相容剂实际上是不同聚酯醇解产物与异氰酸酯通过熔融挤出反应所得的端羟基聚氨酯，羟基的活性较羧基和异氰酸酯的活性低很多。此外，醇解过程需要在高温(170℃)、酸催化(对甲苯磺酸)、氮气保护下进行，相容剂需要通过传统的高温(160℃)熔融挤出反应得到，工艺过程复杂、需要催化剂且能耗高。
[0004]如公开专利CN108794733A披露了一种嵌段共聚物相容剂，其采用物理共混的方式添加，通过相容剂分子中不同链段与合金组分间的相互作用的选择性，使得嵌段结构相容剂位于共混物相界面处，从而起到增容作用。该方法所得相容剂官能团数量和活性都非常低，且只是通过非常弱的分子间相互作用来实现物理增容，与化学反应性相容剂相比，其增容效果有限。
[0005]如公开专利CN113416313A披露了一种生物降解型相容剂(溶液接枝法)，该方法所得产物为聚酯功能化GO，其主要作用是增加无机纳米填料GO与可生物降解聚酯的相容性，提高GO的分散均匀程度。其官能团主要是低活性的羟基，对生物降解聚合物合金的增容效果有限。此外，该相容剂制备工艺复杂，需要使用毒性较大的有机溶剂和金属催化剂，三步都需要氮气保护，且所得相容剂没有进行生物降解聚合物合金增容的研究。
[0006]如公开专利CN109705551A披露了一种生物降解聚合物合金相容剂，该方法实际上是通过传统的高温熔融挤出反应制备的活性物质扩链的聚酯，由于聚酯的结晶性强脆性大，官能团含量低，因此其增容效果并不理想。此外，熔融挤出能耗高，且会加速聚酯的分解。
[0007]又如已公开专利CN115558070A披露了适用于生物降解材料改性加工的相容剂，该方法所得相容剂实际上是复合多元醇与异氰酸酯，在金属催化剂(有机铋催化剂)存在下通过传统的高温(220℃)熔融挤出得到的聚氨酯，具有金属残留、能耗高的问题。此外，所得产物分子量大官能团含量低，结晶性强、交联度高、脆性大，对生物降解聚合物合金的增容效
果有限。
[0008]此外，已公开专利CN114805901A披露了一种辐照接枝乙酸乙烯酯改性聚甲基乙撑碳酸酯的方法，其披露了采用
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Co
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γ射线辐照接枝的技术。
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Co
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γ是利用放射性元素
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Co衰变产生的γ射线激发聚合物链段产生自由基，辐射源具有放射性，而本专利技术电子束辐照是利用加速电子的能量激发聚合物链段产生自由基，工艺更安全。由于组成、官能团单一，辐照加工得到的功能单体接枝聚合物其增容效果也不明显，需要设计并制备出多组分、多官能团的相容剂。
[0009]综上，目前现有相关的相容剂主要是通过熔融接枝法和溶液接枝法得到的，熔融法存在能耗高、聚合物易降解、需要引发剂等问题；溶液接枝法存在污染大、能耗高、产物分离复杂等问题。因此，有必要现有的相容剂进行改进。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是针对现有熔融接枝法和溶液接枝法制备相容剂所存在的上述缺陷，提出一种生物降解聚合物相容剂及其制备方法和应用。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术的第一个方面是提供一种生物降解聚合物相容剂，其特征在于，按重量份数计，包括组分：
[0013][0014][0015]优选地，所述生物降解聚合物相容剂，按重量份数计，包括组分：
[0016][0017]较为优选地，所述生物降解聚合物相容剂，按重量份数计，包括组分：
[0018][0019]优选地，所述烯烃共聚物为乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物、乙烯
‑
辛烯共聚物、苯乙烯
‑
丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯
‑
异戊二烯嵌段共聚物中的一种或几种。
[0020]较为优选地，所述烯烃共聚物为乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物。
[0021]优选地，所述功能单体为马来酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸中的一种或几种。
[0022]较为优选地，所述功能单体为马来酸酐。
[0023]优选地，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
[0024]较为优选地，所述的脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯。
[0025]优选地，所述聚乳酸的分子量为5000～500000g/mol。
[0026]较为优选地，所述聚乳酸的分子量为50000～200000g/mol。
[0027]本专利技术的第二个方面是提供一种如所述生物降解聚合物相容剂的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)按配方比将功能单体溶于乙醇中，加入烯烃共聚物混合均匀，并将共混物装入聚乙烯袋后密封，经电子束辐照、过滤、烘干，得接枝改性的烯烃共聚物；
[0029](2)将上述接枝改性的共聚物中加入到反应釜中，加入配方比的脂肪族二异氰酸酯、聚乳酸，混合均匀，即得生物降解聚合物相容剂。
[0030]优选地，步骤(1)中，所述共混物在空气氛围、室温下进行电子束辐照。
[0031]优选地，步骤(1)中，所述电子束辐照的剂量率为10kGy/圈，总剂量率为50～150kGy。
[0032]优选地，步骤(2)中，加入所述脂肪族二异氰酸酯、聚乳酸的混合温度为室温，混合时间为0.5～2h。
[0033]较为优选地，所述的生物降解聚合物相容剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0034](1)将马来酸酐加入到乙醇中搅拌溶解，加入乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物搅拌1h，混合均匀，然后将共混物加入到聚乙烯袋中封口，空气氛围、室温下电子束辐照100kGy，过滤、烘干得到接枝改性的共聚物；
[0035](2)将接枝改性共聚物加入到容器中，加入六亚甲基二异氰酸酯、聚乳酸，搅拌混合均匀，即得生物降解聚合物相容剂。
[0036]本专利技术的第三个方面是提供一种如所述的生物降解聚合物相容剂在聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物降解聚合物相容剂，其特征在于，按重量份数计，包括组分：2.根据权利要求1所述的生物降解聚合物相容剂，其特征在于，所述烯烃共聚物为乙烯
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醋酸乙烯酯共聚物、乙烯
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辛烯共聚物、苯乙烯
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丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯
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异戊二烯嵌段共聚物中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的生物降解聚合物相容剂，其特征在于，所述功能单体为马来酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的生物降解聚合物相容剂，其特征在于，所述脂肪族二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的生物降解聚合物相容剂，其特征在于，所述聚乳酸的分子量为5000～500000g/mol。6.一种如权利要求1至5任一项所述生物降解聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆时，高洁，胡国文，蒋向阳，陈涛，谢聪，
申请(专利权)人：湖北格霖威新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：