[发明专利]一种聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物加工技术领域，特别涉及一种聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料及其制备方法。

背景技术

当前，随着“温室效应”、“白色污染”等环境问题日益突出，可降解、可再生的高分子材料得到越来越多的关注与重视。聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)是由温室气体二氧化碳(CO₂)和环氧丙烷合成的脂肪聚酯，其在合成过程可消耗二氧化碳而且可以完全生物降解，是一种“双向绿色”的环保高分子材料。PPC分子链柔顺性大，易于加工，拥有很好的阻隔性能，在代替石油基阻隔材料乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等传统包装材料的应用上具有广阔的前景。然而PPC因其玻璃化温度低，热稳定性和力学性能较差而使其在实际应用中受到极大的限制。

聚乙烯醇(PVA)是由聚醋酸乙烯酯醇解后生成的一种带羟基的结晶型可降解聚合物，具有透明度高、耐油脂和溶剂、水溶性等优点。PVA中含有大量微小的、致密的且堆砌整齐的单斜晶晶体，因而具有优异的力学性能和气体阻隔性能。但是由于PVA的熔点和热分解温度非常接近，加工窗口较窄，且由于分子结构中含有大量的羟基，PVA表现出强烈的吸水性，因而极大地影响PVA在阻隔材料中的应用。

因此，聚甲基乙撑碳酸酯与聚乙烯醇熔融共混改性的技术仍有待改进。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料。本发明的复合材料粒料透明、力学性能、阻隔性能得到提高，且完全生物降解。

本发明另一目的在于提供一种上述聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料的制备方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料，由包括以下质量份数的组分组成：100份聚甲基乙撑碳酸酯，4～40份聚乙烯醇，3～10份聚乙烯醇增塑剂。

在其中一个实施例中，所述聚甲基乙撑碳酸酯的数均分子量小于或等于300000。

在其中一个实施例中，所述聚甲基乙撑碳酸酯的数均分子量为10.71×10⁴。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇的聚合度为500～2000，醇解度为70～95％。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇的聚合度为500，醇解度为88％。

在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇增塑剂为本领域常用增塑剂即可，优选为丙三醇。

本发明还提供一种上述聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料的制备方法，通过将所述组分加入挤出机中，经熔融共混、挤出造粒得到。

所述挤出机的挤出温度为140～170℃。优选最高温度不超过170℃。

所述挤出机的转速为60～100rpm。

本发明方法工艺简单、设备普通、易于调控、成本低廉。

本发明聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料粒料透明、力学性能、阻隔性能得到提高，且完全生物降解，拓宽了纯聚甲基乙撑碳酸酯在包装领域内的应用。

本发明的原理在于：聚乙烯醇的熔点在180℃左右，由于含有大量微小的、致密的且堆砌整齐的单斜晶晶体，因而具有优异的力学性能和气体阻隔性能，理论上可以有效增强PPC的力学性能与阻隔性能。但是由于PVA分子结构整齐且存在大量极性羟基，极易形成较强的分子间氢键作用力与分子内氢键作用力，导致熔融温度与热分解温度十分接近，因而PVA熔融加工窗口较窄。在PVA中加入小分子增塑剂丙三醇，丙三醇能与PVA形成分子间作用力，从而减少PVA自身氢键作用力，抑制其结晶，同时丙三醇还可以起到润滑剂的效果。上述协同作用可降低PVA熔点，从而拓宽PVA的熔融加工范围，使PVA能与PPC直接进行共混改性。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明的聚甲基乙撑碳酸酯/聚乙烯醇可降解复合材料粒料透明、力学性能、阻隔性能得到提高，且完全生物降解，拓宽了纯聚甲基乙撑碳酸酯在包装领域内的应用。

(2)本发明制备方法工艺简单、设备普通、易于调控、成本低廉。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。

其中，PPC购自河南天冠集团有限公司生产，数均分子量为10.71×10⁴；

PVA购自上海影佳实业发展有限公司生产，牌号为0588；