【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可降解材料领域，具体涉及一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着传统不可降解塑料对生态环境的威胁不断加剧，采用可降解的高分子材料代替不可降解材料已成为目前研究及应用热点。从结构上看，应用较广泛的可降解高分子材料以聚酯类为主，其中，聚乳酸(pla)、聚羟基脂肪酸酯(phas)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)和聚己内酯(pcl)等研究和应用较为成熟，近几年在包装、医药、农业等领域的应用也逐年增加。
2、聚酯材料的降解主要是通过热活化、氧化、光解、辐解或水解诱导分子主链或侧链断裂发生。在土壤、海洋、河流和湖泊等环境，以及人和动物的身体中，水解是可降解聚酯材料的主要降解方式之一。可降解聚酯材料水解主要是通过水分子进入聚合物表面或渗透进入内部，切断主链中的酯键，形成低聚物，最后形成单体，并且通过酸、碱或酶催化可以提高水解效率。然而，目前大部分的可降解聚酯材料虽然在土壤和堆肥状态下降解性能较好，但是在自然水体如河流、海洋中因为水体温度较低且微生物种类少、含量低，导致水解速率缓慢，甚至存在不能完全降解的情况，有研究表明，生物降解材料pla、pbat、pha、pcl等在海水中的降解率均小于10％，其中市面上的pla材料在海水中1年的失重率甚至不到13％。因此，提高可降解聚酯材料废弃后在水中的降解速率，对降低环境压力具有重要的意义。
3、现有技术中申请号为201910169786.2的一种降解周期可控的水体降解聚酯复合材料及其制备方法，该降解
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种能在水环境中能快速降解的聚酯复合材料及其制备方法，该聚酯复合材料通过嵌入无机纳米酶，提高纳米酶对可降解复合材料的催化水解作用，实现可降解材料废弃后在水环境中的快速降解，减少循环周期。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，所述的纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，具体技术方案如下：
3、一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，按质量百分数计包括聚酯50-90％、亲水性聚合物5-40％、纳米酶0.5-20％、增塑剂1％-10％，其他助剂1％-5％。
4、作为优选，所述聚酯包含聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚己内酯中至少一种；优选的，聚酯在该材料中比例为50-80％。
5、作为优选，所述纳米酶zif-90、zif-8、ce-mof中的至少一种；优选的，纳米酶在该材料中比例为1-10％。
6、作为优选，所述纳米酶尺寸为10nm-2000nm，优选为20-600nm。
7、作为优选，所述增塑剂为柠檬酸酯类，优选为柠檬酸三丁酯和/或柠檬酸脂肪酸甘油酯，降低聚酯材料分子间作用力，具有很好的增塑作用，并且能提高聚酯和淀粉的相容性；
8、优选的，增塑剂在该材料中比例为5-10％。
9、作为优选，所述亲水性聚合物为淀粉、纤维素、壳聚糖、聚乙烯醇、聚乙二醇中的至少一种；优选的，亲水性聚合物在该材料中比例为10-40％。
10、作为优选，所述其他助剂为抗氧化剂1010；优选的，其他助剂在该材料中比例为1-2％。
11、一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
12、s1：将上述聚酯、亲水性聚合物混合，搅拌下加入增塑剂、抗氧化剂、纳米酶，搅拌均匀形成混合料；
13、s2：将混合料加入至螺杆挤出机，经过融熔共混，挤出造粒，得到聚酯复合材料。
14、作为优选，所述的搅拌温度为60-100℃，搅拌速度为100-300rpm；所述熔体温度为80-190℃，螺杆温度为60-200℃，转速度为100-300rpm。
15、所述聚乳酸的熔体温度为175-190℃，聚羟基丁酸酯的熔体温度为160-190℃、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯的熔体温度为120-140℃、聚丁二酸丁二醇酯的熔体温度为100-130℃、聚己内酯的熔体温度为60-80℃。
16、本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
17、本专利技术中，通过嵌入无机纳米酶，提高纳米酶对可降解复合材料的催化水解作用，实现可降解材料废弃后在水环境中的快速降解，减少循环周期。嵌入式纳米酶对聚酯材的催化降解能力与水分子的吸收与渗透密切相关，材料的吸水性和渗透性越好，水分子与聚酯分子链的接触越充分，酶促降解效率越高，因此，在本专利技术中通过复合淀粉或其他亲水性聚合物制备聚酯复合材料，一方面亲水性聚合物的加入有利于提高聚酯复合材料的吸水性，进而促进复合材料吸水后与纳米酶作用，提高酶促降解速率，另一方面也可以降低成本。此外，加入的小分子酯类增塑剂，不仅能提高聚酯和亲水性聚合物的相容性，其还可以在纳米水解酶作用下分解成酸，进一步酸催化聚酯降解，加快聚酯复合材料的水解。
18、本专利技术中，可利用一种或多种纳米酶同时催化亲水性聚合物和聚酯材料的降解，如纳米酶能通过金属活性中心活化淀粉中的糖苷键和聚酯中的酯键，并通过配体亲核中心或激活的配位水分子进攻糖苷键和酯键，切断大分子链，发生降解。复合材料的降解由表面侵蚀与链端开始，通过水分子渗透进一步发生内部降解，内部聚酯降解后形成的端羧基进一步自催化加快内部降解速度，同时内部淀粉降解形成的低聚物溶出后提高水分子渗透，也进一步提高聚酯材料的降解速率，达到协同作用。复合材料内部水分子的渗透吸收，显著影响催化效率，淀粉或其他亲水聚合物的加入能提高聚酯材料的吸水性，增加聚酯材料内部分子链与水分子及纳米酶的接触，进而提高催化效率，达到快速降解的目的。此外，纳米酶的含量、尺寸及孔径等均影响复合材料的降解速率，纳米酶的含量越高，尺寸越小，孔越多、孔径越大，其催化水解效率越高。
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1.一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，按质量百分数计包括聚酯50-90％、亲水性聚合物5-40％、纳米酶0.5-20％、增塑剂1％-10％，其他助剂1％-5％。
2.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述聚酯包含聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚己内酯中至少一种；优选的，聚酯在该材料中比例为50-80％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述纳米酶ZIF-90、ZIF-8、Ce-MOF中的至少一种；优选的，纳米酶在该材料中比例为1-10％。
4.根据权利要求3所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述纳米酶尺寸为10nm-2000nm，优选为20-600nm。
5.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸酯类，优选为柠檬酸三丁酯和/或柠檬酸脂肪酸甘油酯；优选的，增塑剂在该材料中比例为5-10％。
6.根据权利要求1所述的一种纳
7.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述其他助剂为抗氧化剂1010；优选的，其他助剂在该材料中比例为1-2％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述的搅拌温度为60-100℃，搅拌速度为100-300rpm；所述熔体温度为80-190℃，螺杆温度为60-200℃，转速度为100-300rpm。
10.根据权利要求8所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸的熔体温度为175-190℃，聚羟基丁酸酯的熔体温度为160-190℃、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯的熔体温度为120-140℃、聚丁二酸丁二醇酯的熔体温度为100-130℃、聚己内酯的熔体温度为60-80℃。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，按质量百分数计包括聚酯50-90％、亲水性聚合物5-40％、纳米酶0.5-20％、增塑剂1％-10％，其他助剂1％-5％。
2.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述聚酯包含聚乳酸、聚羟基丁酸酯、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯和聚己内酯中至少一种；优选的，聚酯在该材料中比例为50-80％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述纳米酶zif-90、zif-8、ce-mof中的至少一种；优选的，纳米酶在该材料中比例为1-10％。
4.根据权利要求3所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述纳米酶尺寸为10nm-2000nm，优选为20-600nm。
5.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降解的聚酯复合材料，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸酯类，优选为柠檬酸三丁酯和/或柠檬酸脂肪酸甘油酯；优选的，增塑剂在该材料中比例为5-10％。
6.根据权利要求1所述的一种纳米酶催化快速降...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴起，孙蓉，张大同，吕杭，方金，
申请(专利权)人：杭州华大海天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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