[发明专利]一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

生物降解共聚酯是一类脂肪族共聚酯或脂肪族／芳香族共聚酯，具有完全生物降解性能。主要包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚（己二酸丁二醇酯共对苯二甲酸丁二醇酯）（PBAT）、和聚（丁二酸丁二醇酯共对己二酸丁二醇酯）（PBSA）。在工程上用作包装材料，在生活用品、医用和农用方面均有涉及，并且相对于其它降解材料来说，成本较低，力学性能稳定。淀粉因其来源广泛、品种繁多、成本低廉且能在各种自然环境下完全降解，不会对环境造成任何污染，而成为国内外研究开发最多的一类生物降解塑料。生物降解共聚酯淀粉共混材料在业内已引起广泛关注，但其加工成型及制品存在如下问题：淀粉与生物降解共聚酯相容性差，制品表面粗糙，力学性能偏低，作为薄膜或片材使用时撕裂强度较差，严重影响了使用性能。

   CN200810046032.X公开了一种高淀粉含量的可生物降解热塑性淀粉塑料，先将制成热塑性淀粉，再将热塑性淀粉与共混树脂、增容剂和其它树脂混和，经双螺杆挤出机制成高淀粉含量的完全生物降解塑料，但材料的力学性能较低，对基材撕裂强度的改善未提及。

发明内容

本发明的首要目的在于克服上述现有共混物膜材和片材存在的不足，提供一种相容性好、能改善基体树脂撕裂强度的全生物降解复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述全生物降解复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种全生物降解复合材料，包括如下重量份的组分：

无机填料全生物降解母粒 5～40份

生物降解共聚酯         30～80份

淀粉                   10～40份

增塑剂                 5～20份

所述的无机填料全生物降解母粒，包含以下重量份的组分：

生物降解共聚酯   20～80份

无机填料         20～80份

润滑剂         0.1～10 份

相容剂          0.1～5 份

其中，所述无机填料为改性高岭土、改性白炭黑或改性蒙脱土中的一种或其组合。

所述的改性蒙脱土为经过烷基季铵盐表面改性，粒径范围为300目～700目；

所述的改性高岭土为经过硅烷偶联剂表面改性，粒径范围为4～20微米；

所述的改性白炭黑为经过硅烷偶联剂表面改性，粒径范围为20～60纳米。

所述硅烷偶联剂可以为氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或几种。

所述硅烷偶联剂的用量为无机填料质量的0.1～20%。

所述的烷基季铵盐可以为十六烷基三甲基铵盐、十八烷基三甲基铵盐、十六烷基二甲基苄基铵盐、十八烷基二甲基苄基铵盐、十六烷基二甲基异辛基铵盐、十八烷基二甲基异辛基铵盐、十六烷基二甲基丙烯基铵盐、十八烷基二甲基丙烯基铵盐、十六烷基二甲基羟乙基铵盐、十八烷基二甲基羟乙基铵盐、双十二烷基二甲基铵盐、双十八烷基二甲基铵盐、双十六烷基二甲基铵盐双十八烷基甲基苄基铵盐或双十六烷基甲基苄基铵盐中的一种或几种。

所述烷基季铵盐的用量为无机填料质量的0.1～60%。

所述的生物降解共聚酯为聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚（己二酸丁二醇酯共对苯二甲酸丁二醇酯）PBAT或聚（丁二酸丁二醇酯共对己二酸丁二醇酯）PBSA中的一种或几种的混合物。

所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉或高直链淀粉中的任意一种。

所述的增塑剂为环氧大豆油、聚乙二醇、己二酸二辛酯、水、甘油、偏苯三酸三辛酯或乙酰柠檬酸三丁酯中的二种或二种以上的复配物。

所述的润滑剂为硬脂酸及其盐、褐煤蜡、芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撑双硬脂酰胺中的一种或几种的混合物。

所述的相容剂为环氧类物质，是由一种或几种环氧类丙烯酸共聚物混合组成，优选为结构中含有2~15 个环氧基团，摩尔质量为1000~7000g/mol 的环氧类丙烯酸共聚物，该类相容剂可以和所选用的聚乳酸的端基，如羟基或羧基反应，达到扩充直链或支链和增加相容性的目的，改善无机填料的分散性和组合物的力学性能。

    本发明上述的全生物降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：