[发明专利]一种生物可降解聚酯合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于新型材料技术领域，具体涉一种简便经济实现两种及以上生物可降解聚酯复合制备合金的方法。

背景技术

以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等石油作为原料的常用树脂，由于其质量轻、已加工、性能优等特点而被广泛应用于日用品、包装材料、家电产品等各种领域。但是，这些树脂产品在使用后，在废弃阶段仍然表现出良好的持久性，在相当长的时间内都不出现降解，对生态系统带来严重影响。特别是大量的一次性高分子制品抛弃，引起了“白色污染”这样的环境危机。

为了解决这个问题，具有热塑性且具有生物可降解性的多种聚酯树脂被开发，现在已经实现规模化生产的就有聚乳酸(PLA)，聚己内酯(PCL)及乳酸和其他脂肪族羟基羧酸的共聚物(聚乙丙交酯(PGLA)等)、由脂肪族二元醇和脂肪族/芳香族二元羧酸衍生而来的脂肪族/芳香族聚酯(聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚己二酸/对苯二甲酸－丁二酯(PBAT)等)等聚酯。

这些生物可降解聚合物在堆肥、海水中等条件下，通过自然界中微生物的作用，在几周内可就出现明显降解，6-12个月就可实现基本降解完全。同时，降解产物成为对人体无害的乳酸、二氧化碳、水等小分子。

特别的，聚乳酸类聚合物的原料为从玉米、木薯等淀粉发酵所得的乳酸，总碳排放少，且原料可再生，而尤为受到关注。

但是这些已经规模化生产的生物可降解聚酯都存在其优缺点。例如，聚乳酸(PLA)由于其脆、硬、缺乏可挠性的特性，因此其利用仅限于硬质成形品；而聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚己二酸/对苯二甲酸－丁二酯(PBAT)则主要展现出较好的韧性，但在硬度和刚度方面存在较大缺陷，仅适合做薄膜材料。因此为了实现生物可降解聚合物材料的综合性能提高，往往采用两种或两种以上生物可降解聚合物复合的方式，得到可降解聚酯合金。

然而，各种生物可降解聚酯却呈现了明显的热力学不相容现象。同时，由于可降解聚酯的热不稳定性，在螺杆加工时受高剪切的影响，极易分解。因此，要实现热力学不相容的不同高分子材料各自优越的性能进行叠加，相容剂和相容技术成为了高分子合金技术的关键。

近年来，国内外都在生物可降解聚酯改性相容剂和相容技术方面有新的尝试与成果。靳玉娟等人报道了用超支化三嗪作为PLA/PBAT共混体系的增容剂(中国专利CN 104194294A)；上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司则报道采用二恶唑啉类扩链剂或官能度≥2的异氰酸酯类扩链剂实现对PLA/PBAT的相容(中国专利CN 103589124A)。文献中还曾经报道采用大分子环氧类扩链剂，商品名Lotader AX8900，Joncryl ADR-4368，ADR-4370等提高PLA与PBAT的相容性，并拓展到提高其他生物可降解聚酯的相容性。但是，二恶唑啉类扩链剂主要对羧基具有较高的反应活性，超支化三嗪扩链剂本身较难合成，同时二恶唑啉类、超支化三嗪与异氰酸酯类这些小分子扩链剂则具有一定毒性，如若反应不完全则会引起严重后果。环氧类大分子扩链剂虽然避免了小分子扩链剂有毒等缺陷，但因为环氧基团需要在较高温度下才能有较好活性，而温度过高会使聚酯降解；同时大分子扩链剂在使用过程中，同样存在着与聚酯基材的热力学不相容的问题，进而影响合金性能。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种实现两种及以上生物可降解聚酯的合金及其制备方法。

本发明技术方案基于反应挤出技术，直接将双官能团小分子与引发剂混入生物可降解聚酯组分中，一步法实现乙烯基的聚合与环氧基团与聚酯分子的反应。

一种生物可降解聚酯合金，包括以下组分按重量份比组成：

所述生物可降解聚酯由聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟丁酯(PHB)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚己二酸/对苯二甲酸－丁二酯(PBAT)中的两种或两种以上按任意比例混合；

所述增容剂组分A选自对生物可降解聚酯具有一定增容作用的苯乙烯基类、不含环氧基团的丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类单官能团小分子；

所述增容剂组分B选自包含有环氧基团的丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类双官能团小分子化合物中的一种或一种以上；

所述引发剂为有机过氧化物或偶氮类引发剂中的一种或一种以上；

所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钡、油酸酰胺、芥酸酰胺、石蜡或聚乙烯蜡中的一种或一种以上；

所述填料为碳酸钙、高岭土、二氧化硅、碳纤维、云母、蒙脱土、黏土、碳酸钡、滑石粉、氧化铝、硫酸钡或硫酸镁中的一种或一种以上。