[发明专利]一种可生物降解聚碳酸丁二醇酯型复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可生物降解塑料材料，具体涉及一种可生物降解聚碳酸丁二醇酯型复合材料及其制备方法。

背景技术

传统塑料工业的发展在满足社会发展需求和人们生活需要的同时，也给人类赖以生存的环境带来了不可估量的负面影响。这些传统塑料制品使用后的废弃量高达50%-60%。据不完全统计，全世界每年塑料废弃物总量高达5000万吨，而且他们在自然界中完全分解需要200-400年，这些废弃的塑料所造成的环境污染问题日益严重。为了解决塑料制品造成的“白色污染”问题，使用环境友好的完全生物降解聚合物替代传统的石油基塑料，已成为当前研究开发的热点。

目前，国内外研究报导较多的可生物降解材料主要有微生物合成的聚羟基脂肪酸酯，聚羟基烷酸酯（PHA）等；化学合成的聚乳酸（PLA）、聚己内酸（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、脂肪族/芳香族共聚酯、脂肪族聚碳酸酯（APC）、聚乙烯醇(PVA)等，部分已经商品化。但由于发展的阶段性，现有的生物降解高分子材料存在着一定不足，如聚乳酸较为便宜，但其熔体强度较低，导致其难以吹膜，双向拉伸所制备薄膜脆性大、撕裂强度低；其它的如聚羟基脂肪酸酯（PHA、PHB、PHBV）、脂肪族聚碳酸酯（APC）、聚乙烯醇(PVA)等制得的膜都存在力学性能差等问题，而且传统生物降解薄膜抗紫外性差、无转光性，这些都显著影响到生物降解塑料的大规模推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种熔体强度高、力学性能优异、抗紫外性能好的可生物降解脂肪族聚碳酸丁二醇酯型复合材料及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种可生物降解脂肪族聚碳酸丁二醇酯型复合材料，所述材料包括如下重量份数配比：

脂肪族聚碳酸丁二醇酯（poly(butylene carbonate)，简称PBC）30-70份、其他可生物降解材料10-40份、填充剂1.0-10份、稀土复合成核剂0.5-1.5份、分散剂0.5-1.5份、增塑剂4.0-15份、耐热稳定剂1.5-4份、抗氧剂0.05-1.5份、润滑剂0.5-1.0份、开口剂0.1-1.0份、生物降解促进剂0.05-0.5份；

其中：所述脂肪族聚碳酸丁二醇酯的数均分子量60000～150000；

所述其他可生物降解材料：聚乳酸（PLA）、聚己内脂（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、脂肪族/芳香族共聚酯、脂肪族聚碳酸酯（APC）、聚乙烯醇(PVA) 、聚羟基脂肪酸酯（PHA、PHB、PHBV）中的一种。

所述稀土复合成核剂为：主成核剂：纳米氧化铈；辅助成核剂：纳米氧化铕，主成核剂与辅助成核剂的比例为60:40～95:5；

所述分散剂：笼型八聚苯胺甲基倍半硅氧烷。

所述纳米氧化铈、纳米氧化铕的粒径均是10nm～100nm级的纳米材料。

所述增塑剂为：邻苯二甲酸酯（如: DBP、DOP、DIDP）、聚乙二醇、聚丙二醇已二酸酯、环氧大豆油等环氧树脂系增塑剂中的任意一种。

所述耐热稳定剂为：顺丁烯二丁基锡、硬脂酸钙、氧化锌、氧化镁中的一种。

所述抗氧剂为：双酚A、亚磷酸乙酯、亚磷酸三苯酯或亚磷酸双酚A中的任意一种。

所述润滑剂：硬脂酸。

所述开口剂：粒径为3～4微米的二氧化硅。

所述生物降解促进剂：草酸、丙二酸、柠檬酸、苹果酸、丁二酸酐中的一种。

所述填充剂：碳酸钙、滑石、白炭黑、云母、高岭土中的一种。

所述脂肪族聚碳酸丁二醇酯制备方法，包括酯交换和缩聚两步，具体步骤如下：

步骤一：

酯交换：在惰性气体气氛中，将二元醇与碳酸酯在酯交换催化剂的作用下升温完成酯交换反应，并除去酯交换反应中产生的副产物得到脂肪族聚碳酸丁二醇酯（poly(butylene carbonate)）的预聚物；

步骤二：

缩聚：向上述步骤一的反应体系中加入缩聚催化剂，真空进行缩聚反应，得到本发明提供的脂肪族聚碳酸丁二醇酯（poly(butylene carbonate)）。

所述制备方法的步骤一中，二元醇为：1,4-丁二醇；碳酸酯为：碳酸二甲酯或碳酸二乙酯；酯交换催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、钛酸四异丙酯中的任意一种；缩聚催化剂为：二氧化钛、三氧化二钛、氧化铝中的任意一种。