[发明专利]聚羟基烷酸酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚羟基烷酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

传统高分子材料的大量使用和废弃不仅引起石油资源的日益紧缺，而且还对生态环境造成严重破坏。聚羟基烷酸酯（PHA）被认为是生物塑料家族中最有前途和竞争力的材料之一，其可以由微生物发酵直接生成，在堆肥条件下能够完全降解为CO₂和H₂O，不会对环境造成污染。随着共聚单体含量的增加，PHA结晶性变差而弹性提高。然而，PHA的成本高（价格为PE的3-4倍）、脆性大、加工过程中易粘附设备等缺陷制约了其在一次性用品、容器、汽车、家电等领域的应用和发展。

随着高分子改性技术的进步，聚羟基烷酸酯（PHA）的性能缺陷已有较大改善，然而其居高不下的价格却成为其替代传统高分子材料的瓶颈。为了降低材料的成本，现有技术一般采用价格低廉的淀粉、硅酸盐、碳酸盐等填料来填充PHA。但是，一方面，由于淀粉的亲水性强、分子内与分子间氢键强、分子量高等因素，导致其与PHA的相容性较差，而且在共混过程易发生团聚，致使共混之后复合材料的性能劣化；另一方面，PHA/淀粉简单共混后的复合材料缺乏弹性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种聚羟基烷酸酯复合材料及其制备方法，以提高淀粉与PHA的相容性，改善淀粉在PHA中的分散性，同时降低PHA复合材料的生产成本。

基于上述目的，本发明提供的聚羟基烷酸酯复合材料由以下原料按照各自重量份配比组成：聚羟基烷酸酯90-120份，淀粉10-80份，醇类增塑剂1-25份，酯类共聚物20-100份，不饱和酸酐0.1-5份，自由基引发剂0.01-2份。

可选地，所述聚羟基烷酸酯选自3羟基丁酸酯均聚物、3羟基丁酸酯-3羟基戊酸酯共聚物、3羟基丁酸酯-4羟基丁酸酯共聚物和3羟基丁酸酯-3羟基己酸酯共聚物中的至少一种。

可选地，所述淀粉选自原淀粉、热塑性淀粉和糊化淀粉中的至少一种。

较佳地，所述醇类增塑剂选自乙二醇和丙三醇中的至少一种。

可选地，所述自由基引发剂为有机过氧化物类引发剂。

优选地，所述自由基引发剂选自双（叔丁基过氧基）二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己炔、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环己烷，过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化十二酰、过氧化二苯甲酰、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。

可选地，所述酯类共聚物选自己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、丁二酸丁二醇酯-己二酸丁二醇酯共聚物、丁二酸丁二醇共聚物和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一种。

可选地，所述不饱和酸酐选自马来酸酐或者衣康酸酐。

本发明还提供了一种制备所述聚羟基烷酸酯复合材料的方法，包括以下步骤：先将淀粉、醇类增塑剂、酯类共聚物、不饱和酸酐和自由基引发剂在第一温度下于螺杆挤出机中反应性共混得到共混物，再将聚羟基烷酸酯与所述共混物在第二温度下于螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒得到所述聚羟基烷酸酯复合材料；

其中，所述第一温度为50-180℃，第二温度为120-200℃，螺杆转速为20-300转/分钟。

可选地，所述第一温度为80-170℃，第二温度为140-180℃，螺杆转速为50-150转/分钟。

从上面所述可以看出，根据本发明提供的制备方法所获得的聚羟基烷酸酯复合材料能够显著提高PHA复合材料的弹性和强度，并细化其相形貌。该复合材料具有淀粉粒径小、材料弹性好、成本低和生物可降解等优点，而且其制备方法简单、易实现产业化。该聚羟基烷酸酯复合材料可直接用于挤出成型、热压成型、注塑成型或者吸塑成型，以制备各种热塑性弹性体制品。此外，微量的添加剂，例如抗氧剂、防粘剂、着色剂、热稳定剂等不会影响该热塑性弹性体材料的基本性能。

附图说明：

图1为本发明实施例1的聚羟基烷酸酯复合材料的SEM图；

图2为本发明实施例2的聚羟基烷酸酯复合材料的SEM图；

图3为对比实施例1的聚羟基烷酸酯复合材料的SEM图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1