[发明专利]一种聚乙烯醇基复合材料及其制备方法、应用、回收方法

说明书

本发明公开了一种聚乙烯醇基复合材料及其制备方法、应用、回收方法。该聚乙烯醇基复合材料的原料组合物包括如式IV所示的改性PVA或“如式I所示的改性PVA和改性剂B”；其中：所述改性剂B选自纤维素、甲壳素、壳聚糖、木质素、腐殖酸、单宁酸和聚多巴胺的一种或多种；优选地，当所述改性剂B包括木质素和/或腐殖酸时，所述聚乙烯醇基复合材料的原料组合物中还包括交联剂。本发明所提供的聚乙烯醇基复合材料力学强度高且受环境湿度影响小，热稳定性好，可采用安全环保的物质制得(例如利用无毒的天然材料作为改性原料)，且具有可回收性、价格低、易规模化制备等优点。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇基复合材料及其制备方法、应用、回收方法。

背景技术

塑料生产正以惊人的速度增长，以满足我们日常生活中的巨大需求。全世界每年有超过几亿吨的塑料垃圾被丢弃到自然环境中，造成严重的环境污染。此外，越来越多的生活在陆地和海洋的动物受到累积的塑料废物的伤害，因为这些动物经常被塑料碎片纠缠或误食它们。因此，塑料垃圾不仅破坏了生态平衡，而且污染了人类的食物链。

为了有效缓解塑料垃圾堆积造成的严重问题，人们对塑料垃圾进行了大量的降解工作。传统塑料如广泛使用的聚(乙烯)(PE)和聚(对苯二甲酸乙烯)(PET)是非常惰性的，在自然环境中不能降解。虽然可以通过催化热解、从自然环境中分离的微生物、合成酶等方法降解PE和PET塑料，但降解过程一般要求十分严苛，且能够降解的塑料数量非常有限。此外，如何有效地完全降解所有类型的传统塑料仍然是一个巨大的挑战。因此，制造能够在自然环境下完全降解为环境友好的物质的可降解塑料将是解决塑料垃圾堆积问题最有效的途径。

聚乙烯醇(PVA)是一种经济有效的可降解塑料，具有无毒、高拉伸强度、优异的柔韧性和生物降解性。在自然环境微生物的作用下，PVA的羟基可以被氧化成二酮，然后水解二酮的碳-碳键，将其完全降解为CO₂和H₂O。PVA基塑料是一种环保、可降解的塑料，具有广阔的应用前景。现有技术中，使用淀粉、大豆粉等天然的安全环保材料对PVA进行改性以制备可降解的塑料，但由于PVA以及其改性材料大多为水溶性材料，目前报道或使用的PVA基塑料会从环境中吸水，在含水环境中机械强度远低于PE。这一缺陷限制了PVA基塑料的应用，增加了其存储成本。

中国专利CN 110358099 A公开了将聚乙烯醇经单宁酸改性以提升聚乙烯醇材料的强度、韧性和水加工性等，但是其获得的聚乙烯醇材料在湿润环境下强度仅为～15.5MPa(在拉伸速度为50mm/min的条件下进行检测)难以满足目前多样化的需求。

因此，如何进一步提升聚乙烯醇基材料在潮湿环境中的力学强度是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的PVA基塑料在潮湿环境中或干燥环境中力学强度差的缺陷，而提供了一种聚乙烯醇基复合材料及其制备方法、应用、回收方法。本发明所提供的聚乙烯醇基复合材料力学强度高且受环境湿度影响小，热稳定性好，可采用安全环保的物质制得(例如利用无毒的天然材料作为改性原料)，且具有可回收性、价格低、易规模化制备等优点。

本发明提供了一种聚乙烯醇基复合材料的原料组合物，其包括如式I所示的改性PVA和改性剂B；其中：

所述如式I所示的改性PVA为接枝聚合物，其中，主链为聚乙烯醇，接枝后支链的结构为所述如式I所示的改性PVA的接枝摩尔百分比为6-100％；

所述改性剂B选自纤维素、甲壳素、壳聚糖、木质素、腐殖酸、单宁酸和聚多巴胺的一种或多种；优选地，当所述改性剂B为木质素和/或腐殖酸时，所述聚乙烯醇基复合材料的原料组合物中还包括交联剂；

所述如式I所示的改性PVA中：

R₁为次甲基；