[发明专利]一种高性能生物基/聚乳酸全降解材料的制备方法

说明书

一种高性能生物基/聚乳酸全降解材料的制备方法，它涉及一种解材料的制备方法，本发明要解决生物质与聚乳酸不易实现良好的界面结合的问题，本发明首先对生物质微粉进行塑化处理，通过塑化剂的作用将生物质表面部分塑化，使生物质粗糙的表面变得平滑规整。在塑化的同时，以乳酸单体和催化剂溶胀生物质表面的塑化层，并引发互穿网络聚合，在生物质表面的塑化层中生成聚乳酸，并覆盖生物质的表面，从而可以在生物质表层形成一个具有互穿网络结构的牢固结合的过度层。通过该过渡层的作用，即可在保证生物基/聚乳酸全降解树脂加工性能、韧性和延展性的同时，极大的提高其模量和力学强度。本发明应用于降解材料领域。

技术领域

本发明涉及一种降解材料的制备方法。

背景技术

聚乳酸是一种以非化石资源为原料，具有抗菌能力，机械强度高，有一定的生体相容性，可完全降解的环保树脂。成本过高，韧性较差是制约聚乳酸应用的主要因素。生物质微粉通常是以非粮食的生物质为原料，经干燥和粉碎制备出的微细粉体。研究表明，粒径小于800目的生物质粉体即可作为树脂的有机填料，应用于注塑产品，而粒径高于1600目的超细生物质粉可以应用于薄膜制品。但与常用的碳酸钙填料和淀粉填料相对比，生物质微粉由于成分复杂，表面结构粗糙，微细结构发达等原因，其在树脂基体中的分散性较差，不易与树脂形成良好的界面结合，对于生物质/聚乳酸复合体系亦是如此。为了解决生物质与聚乳酸的界面相容性问题，在生物质的表面上接枝聚乳酸短链是常用的工艺方法，也得到了一定程度的应用，但仍有可改进之处。

发明内容

本发明针对生物质与聚乳酸不易实现良好的界面结合的问题，提出一种新颖的表面处理方法，能够在保证生物基/聚乳酸加工性能，控制生产成本的同时，极大的提高生物基/聚乳酸全降解材料的机械强度和冲击韧性。

本发明认为导致生物质与聚乳酸界面结合状况较差的原因有三：首先生物质表面呈亲水性，而聚乳酸作为一种聚酯呈疏水性，这是两者之间相容性较差的本质原因；其次，生物质微粉含有大量的微细结构，表面凸凹不平，而作为树脂基体的聚乳酸与生物质表面之间的界面能较高，树脂难以流入到生物质表面的微细结构中，因此易于产生界面缺陷；最后，对于普通方法得到的聚乳酸接枝处理的生物质微粉，由于其表面上含有较多的聚乳酸长链，因而倾向于在生物质/聚乳酸的界面处形成较厚的界面层，此界面层的形成虽然有助于提高生物基/聚乳酸全降解材料的机械强度，但严重的降低了树脂体系的流动性，熔体强度和制成品的延展性。

本发明针对上述的问题，首先对生物质微粉进行塑化处理，通过塑化剂的作用将生物质表面部分塑化，使生物质粗糙的表面变得平滑规整。在塑化的同时，以乳酸单体和催化剂溶胀生物质表面的塑化层，并引发互穿网络聚合，在生物质表面的塑化层中生成聚乳酸，并覆盖生物质的表面，从而可以在生物质表层形成一个具有互穿网络结构的牢固结合的过度层。通过该过渡层的作用，即可在保证生物基/聚乳酸全降解树脂加工性能、韧性和延展性的同时，极大的提高其模量和力学强度。

本发明的一种高性能生物基/聚乳酸全降解材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、塑化酯化：

将质量百分含量为0.1～5％的聚乙烯醇、质量百分含量为10～50％的乳酸、质量百分含量为0.1～2％的甘油和二甘油醚混合液、质量百分含量为0.1～0.5％的盐酸、质量百分含量为0.1～1％的表面活性剂和聚醚类超分散剂混合液以及余量的蒸馏水混合，得塑化液；

生物质粉与塑化液按照100：50～500的比例混合，得到生物质糊状物或浆料；然后将其置于密封环境中加热至80～120℃，持续1～48h，完成塑化过程；

二、浊液聚合

向步骤一塑化后的糊状物或浆料中加入催化剂，置于反应釜中，并加入有机溶剂，搅拌均匀，安装蒸馏和分馏装置，然后将反应釜抽真空，将反应釜加热至120～150℃，反应1～6h，完成浊液聚合反应；其中，糊状物或浆料与有机溶剂的体积比为100:100～200；