[发明专利]一种可完全生物降解材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种可完全生物降解材料及其制备 方法。

【背景技术】

塑料制品因其具有重量轻，机械性能良好，耐水，耐化学腐蚀，外形美观， 制造及安装方便，以及价格低廉等特点，在很大程度上迅速代替了金属，木材， 玻璃甚至纸制品，被广泛应用于国民经济各个部门。塑料的诞生确实给人们的 日常生活带过来很多方便。然而，随着塑料工业发展到一定的程度，其本身存 在的一些隐患也逐渐暴露出来。塑料的化学稳定性使得塑料在自然界中几乎不 被降解，塑料垃圾越来越多，弃于环境中的塑料废弃物残膜急剧增加，几乎到 了随处可见，无处不有的程度。塑料垃圾不仅影响环境美观，而且污染了水源 和土壤，危及禽畜及野生动物，给地球生态环境带来了沉重负担。

目前对塑料废弃物的处理，主要采用回收，焚烧，掩埋等方法，但效果均 不理想。因而，越来越多的人提倡开发和应用降解塑料，特别是生物降解塑料 的研究与开发已成为受人瞩目的研究热点之一。一般来说，生物降解高分子材 料指的是：在生物或生物化学作用过程中，或生物环境中可发生降解的高分子。 因此，由于其具有生物降解能力，生物降解塑料的使用，可以大大的降低塑料 垃圾给生态环境带来的污染。在生物降解高分子材料中，种类较多，其中使用 频繁的有热塑性淀粉(TPS)，聚己内酯(PCL)，聚乳酸(PLA)，聚丁二酸丁 二醇酯(PBS)等等。其中，在材料的综合性能方面，以PLA和PBS较为突出。

早在几年前，可完全生物降解的PCL，PLA，PBS等聚酯已经研发成功， 而且，在日本和美国等地的多家公司已经具备成熟的生产能力，这几年国内少 数公司也开始生产，但由于这几种聚酯在价格上比较昂贵，以及部分性能还不 够完善，聚乳酸等对加工成型设备还需要特殊的要求，合成工艺也较为复杂， 种种条件使得这几种聚酯还不能普遍被市场接受，所以，必须对以上树脂材料 进行改性。目前，行业上对PBS和PLA等树脂的改性已有不少成果，但是部 分的改性产品，为了达到关键的性能指标，无法保留产品的完全生物降解性能； 多数改性产品在保留产品的完全生物降解性能的同时，其部分性能要求与现行 的非生物降解塑料产品相比，还有一定的差距；同时，改性后的产品，价格上 还是无法达到或接近目前的通用塑料产品。所以，到目前为止可完全生物降价 材料产品仍然无法得到推广和大量生产。

同时，由于可完全生物降解材料的不稳定，特别是普通复合变性淀粉的不 稳定性，而使得改性制品存在不少问题，比如：耐候性能不好，导致产品在生 产完成以后存放的一段时间，出现物理性质和力学性能变化，比如硬度变大， 断裂伸长率下降较明显等不稳定的情况；耐水性不强，导致产品与水长时间接 触后，出现外观不良，硬度下降，产品变软等现象。以上现象，在一定程度上 限制了改性制品的实用价值。

【发明内容】

本发明的发明目的是提供一种可完全生物降解材料及其制备方法，以克服 目前通用塑料制品不能降解或部分降解而带来的白色污染问题；克服降解塑料 耐候性，耐水性不好的缺陷；降低可完全生物降解塑料的生产成本，提高其综 合性能；改善生物降解塑料中各种材料的相容性和加工性能，优化生产工艺。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一种可完全生物降解材料，由以下重量份数的成分组成：

其中所述聚酯树脂是聚丁二酸丁二醇酯树脂、聚己二酸丁二醇酯(PBSA)树脂 及其共聚物中的至少一种。

本发明所提供的可完全生物降解材料中，所述复合变性淀粉是羟烷基取代 的改性淀粉，其取代度为0.05～0.1％；也可以是羟烷基交联改性淀粉，其交联 度为5～50％；这些复合变性淀粉的细度为100～600目，水分含量≤8％。

本发明所提供的可完全生物降解材料中，所述聚丁二酸丁二醇酯树脂、聚 己二酸丁二醇酯树脂及其共聚物的分子量为5～20万，所述聚乳酸树脂及其共 聚物的分子量为5～30万。

本发明所提供的可完全生物降解材料中，所述无机填料是选自细度在3000 目以上的滑石粉、蒙脱土、高岭土、云母、碳酸钙或硫酸钡中的至少一种。

本发明所提供的可完全生物降解材料中，所述偶联剂是硅烷类偶联剂，优 选γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰 氧基丙基三甲氧基硅烷中一种或几种。