[发明专利]一种可生物降解弹性体材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于材料领域，具体的说，涉及可生物降解弹性体材料及其制备方法。

【背景技术】

由于传统的石油基塑料在自然界中很稳定，难以生物降解，传统塑料行业消耗大量的石油能源以及带来的“白色污染”已经受到越来越多的关注。从上个世纪60、70年代以来，人们开始了对生物降解塑料的研究和开发，目前已经有多种生物降解材料(Biodegradable material)问世，生物降解材料生物降解后，成为水和二氧化碳，不会对环境产生危害。其中常见的生物降解聚合物材料有聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHAs)等。其中PHAs种类多，来源于天然可再生原材料，性能好，运用广泛，具有良好的物理、力学性能、加工性能以及良好的可生物降解性和生物相容性。

以3-羟基丁酸为单体组成的聚3-羟基丁酸酯P(3HB)是PHAs中最常见的一种结晶型的聚合物，因其物理性质较脆，与PLA类似而不适宜于直接工业化应用。而P(3HB)的一些共聚物的物性则可由原来的硬脆性变为软韧，如PHBV变成一种半结晶型聚合物，其熔体粘度增加，从而可以改善热加工性能，同时提高机械力学性能。其他共聚物如P3HB4HB由于引入直链脂族柔性单体4HB，韧性提高、延展性大幅度提高，可接近橡胶的性质。随着柔性单元的增加，共聚物由结晶型的硬塑料向富有弹性的橡胶态过渡，且兼具良好的热稳定性，变成了一种弹性体。PHAs弹性体中通过改变聚合物中柔性分子的含量来改变聚合物的物理机械性能，以获得具有不同刚性、结晶性、熔点和玻璃花温度以适用于不同用途的材料。

传统的弹性体材料虽然加工性能好，但是不具备生物降解性能，容易导致环境问题，而且其不可再生性导致供应日趋紧张。而PHAs可生物降解共聚物不但可以用于医学材料，如一些组织工程材料、药物控制释放载体、外科修复材料等，还是用于日用聚合物和食品聚合物(如口香糖)，以及汽车零部件、建材、工具、玩具，由于其来源于可再生的农业材料，使用废弃后不会给环境带来压力，是现有其他弹性体的理想替换物，符合材料科学发展的趋势和潮流。

不过，虽然PHAs的共聚物作为弹性体材料性能非常良好，但是使用常规熔融加工的方法却具有极大的难度，因为这种聚合物在熔化状态冷却下来后保持了极大的粘性，对于共聚物柔性成分更高的尤其如此。残余粘性能使加工出来的制品本身粘结或粘结在加工设备上，极大的限制了产品的成型加工，而且由于PHAS弹性体冷却需要很长时间，这对PHAS弹性体作为弹性体材料的大规模运用也造成了很大的不便。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述传统的弹性体和PHAs弹性体材料的缺陷，公开了一种可生物降解的、性能优越、加工性能良好的弹性体材料；

本发明的另一目的在于提出了上述可生物降解弹性体材料的制备方法。

本发明是这样实现的：一种可生物降解弹性体材料，包括PHAs弹性体、助剂，所述PHAs弹性体是P3HB4HB、PHBV、PHBH中一种或2种以上混合物。

所述PHAs弹性体是P3HB4HB，所述P3HB4HB中4HB单体摩尔含量为5％～99.9％。优选地，所述P3HB4HB中4HB单体摩尔含量为20％～99％，更优选地，所述P3HB4HB中4HB单体摩尔含量为30％～99％。

所述PHAs弹性体是P3HB4HB和PHBV的混合物或P3HB4HB和PHBH的混合物。

对上述所有技术方案的改进在于：还可加入其他弹性体，所述PHAs弹性体含量为1％～99％，其他弹性体含量为0％～98％，助剂含量为0.01～40％。优选地，所述PHAs弹性体含量为70％～94％，所述其他弹性体含量为5％～15％，所述助剂含量为0.1％～15％。

所述其他弹性体为SEBS、TPV、TPE、TPU以及天然弹性体中一种或2种以上混合物。

所述助剂为增塑剂、表面活性剂、着色剂、润滑剂、耐热稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、防粘剂中一种或2种以上混合物。

本发明公开的可生物降解弹性体材料制备方法，包括如下步骤：

(1)、称量：称量相应重量的PHAs弹性体、其他弹性体、助剂；

(2)、共混：将步骤(1)中的称量好的PHAs弹性体、其他弹性体、助剂利用高速混合机进行共混；

(3)、塑化：将共混物进行塑化；

(4)、造粒：将塑化的共混物冷却后，通过切粒机切粒。