[发明专利]一种可完全生物降解硬质片材专用料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，更具体地说，涉及一种可完全生物降解的硬质片材专用料及其制备方法。

背景技术

片材是通用塑料应用非常大的一类产品，从传统的PP、PS、PVC、到近年来的PET、PEG等，在包装行业、办公和生活各个领域有广泛的用途，但也带来了回收成本高、污染大，生产能耗高等问题，尤其是一次性食品餐盒、银行卡、信用卡、化妆品、电子产品等的包装。因此可降解材料应用于片材领域是非常迫切的。人们从80年代就开始研究生物降解材料，但大多都不成熟或不能完全降解，近几年的降解材料发展给硬质片材的应用带来新的机遇。尤其是PLA(聚乳酸)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PHA(聚羟基烷酸酯)、PCL(聚己内酯)的研究进展很大。

发展比较早的PLA具有很好的刚性和透明度，并且来源于生物质原料，已经应用于化妆品、蛋糕盒等包装领域，但由于PLA有两大很严重的缺陷：耐热性低(维卡温度55度)和脆性大，用于包装时在运输、使用等过程存在很大的问题。尤其无法满足食品餐盒、电子包装和对冲击性能有要求的领域。此外PLA容易发生水解，对水分很敏感，也影响其应用范围，必须进行改性处理。

PBS也是一种比较适合生产片材的降解材料，具有比较好的成型加工性和流动性，耐温也能达到90度以上，但单纯的PBS结晶度很高(60％以上)，分子量比较低(8万左右)，脆性很大，且容易水解，吸潮性比较严重。

聚羟基烷酸酯(PHA)是一类由微生物合成的高分子聚酯，其分子量一般在几万到几百万之间，广泛存在于自然界的多种微生物体内。PHA的分子结构多样性强，因此其性能也具有很强的可变性和可控性，目前已发现的聚合物组成单体超过150种，各种单体的不同结构将为生物聚酯材料带来许多功能以及应用，并且新的单体将被不断地发现出来。它的某些物理性质与传统的石油基塑料聚丙烯类似。

其中，聚-3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯共聚物(P3HB4HB)作为新一代PHA材料，由于引入直链酯族柔性单体4-羟基丁酸(4HB)，性能发生很大变化。随着柔性单元的增加，共聚物由结晶性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。由于聚羟基烷酸酯的疏水性可以很好的改善其他聚酯材料的吸潮性和相容性，他的单体组分的可调节性实现了PHA材料性能的多样化。

因此一般的片材产品都综合PLA、PHA、PBS等的性能优点，改善各自的缺陷。目前的生物降解硬质片材都使用PLA和其他降解材料共混，如中国专利CN101205356公开了一种聚羟基烷酸酯及其共聚物与聚乳酸的共混改性，通过将PHA、聚乳酸和各种助剂共混进行改性，对PHA起到增塑剂的作用，提高PHA加工性能，使得其可以使用传统设备按照工业化速率生产。以及如中国专利CN101210101公开了用于片材、薄膜、管材、纤维材料的含聚羟基丁酸酯共聚物和聚乳酸的组合物，在聚羟基丁酸酯共聚物中添加聚乳酸制成共混组合物以改变它的加工性能，得到适用包装材料的制品，使其满足传统加工方法。其他的一些专利也只是进行比较简单的物理共混，在一定程度上能获得硬质以及韧性或耐温改善的片材。

但是，上述专利公开的技术制造的共混物性能虽然有一定的改进，但他们忽略了一些重要的问题，如PLA韧性改善的同时刚性也大幅度丧失，PHA与PLA共混后耐热性的部分丧失，此外PHA和PLA都是结晶缓慢的材料，简单的共混将影响加工过程的冷却效率，因此更多只能在塑料包装材料如薄膜上使用，在诸如吸塑制品如化妆品盒、保鲜盒、电子产品包装盒、银行卡、信用卡等的使用有很大的局限性，其性能也不够理想。而刚性的提高可以保持片材挺度的同时减少片材的厚度，降低成本。

发明内容

为克服上述技术缺陷，本专利的发明人在上述专利的基础上进行了大量的试验，并取得了新的进展，在此，本发明公开了一种可完全生物降解、物理性能良好、特别是具有高刚性、高耐热的硬质片材专用料并大幅度降低使用成本。

本发明同时还公开了制备上述硬质片材专用料的方法。

本发明的技术方案如下：一种可完全生物降解硬质片材专用料，其特征在于：其组分及组分的重量百分含量为，PHA为30％-60％，PLA为10％-50％，矿物填料1％-30％，功能助剂为1-5％。

优选地，所述PHA含量为35％-55％，所述PLA含量为25％-45％，矿物填料10％--20％，助剂为2-5％。

所述PHA为聚羟基丁酸酯或聚羟基丁酸酯共聚物或聚羟基丁酸酯共聚物的混合物或聚羟基丁酸酯与聚羟基丁酸酯共聚物的混合物。