[发明专利]一种可生物降解材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种可生物降解材料及其制备方法和应用，属于可降解材料技术领域。本发明提供的可生物降解材料，包括PBS/PCDL共聚酯和纤维素纳米纤维。本发明采用PBS/PCDL共聚酯减缓可生物降解材料的降解速率，提高贮存稳定性，同时加入纤维素纳米纤维作为增韧相，提高材料的拉伸强度和断裂伸长率，使材料具有优异的力学性能。实施例的结果显示，本发明提供的可生物降解材料的拉伸弹性模量能够达到610.8MPa，拉伸屈服强度最高为48.04MPa，断裂伸长率为529.6％，可生物降解材料在10d、20d、30d的平均降解率分别为1.1％、2.9％、4.5％，具有良好的可生物降解性能。

技术领域

本发明涉及可降解材料技术领域，尤其涉及一种可生物降解材料及其制备方法和应用。

背景技术

一次性口腔器械盒是治疗各种口腔疾病中必不可少的工具，其中的治疗盘，以及部分牙探针和口镜的材料均为传统类塑料。由于塑料在自然进化中存在的时间较短，因此塑料可抵抗微生物的侵蚀，自然界中也没有能够降解塑料这种合成聚合物的酶，使得塑料难以被自然降解。目前塑料垃圾一般是通过填埋、焚化和回收处理掉，但不恰当的塑料废弃物处理往往是环境污染的重要来源，填埋、焚化和回收处理过程中往往伴随着大量有毒固废物和有毒气体的产生，如聚氯乙烯塑料的燃烧会产生二恶英的持久性有机污染，既污染了土地，又污染了空气，不仅直接危害人类的生存，而且潜在地威胁社会的可持续发展。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种结晶度较高，由丁二酸和丁二醇共聚而成的聚酯，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，是典型的可完全生物降解聚合物材料。将PBS与传统型塑料聚乙烯(PE)对比，发现PBS的熔点和力学性能与PE相当，具有良好的力学性能，耐热性好，可满足在一次性制品行业中的应用。但是相比于PE，PBS存在水解速率过快、贮存稳定性差的缺陷，无法满足一次性口腔器械盒的基本条件，在PBS中引入聚碳酸酯二醇(PCDL)能够降低PBS的降解速率，却会导致PBS性能的降低，难以满足高性能材料的要求。因此，需要提供一种力学性能好、贮存稳定性优异的可生物降解材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可生物降解材料及其制备方法和应用，本发明提供的可生物降解材料具有很高的拉伸弹性模量和拉伸屈服强度，同时材料降解速率较慢，能够用于制备一次性口腔器械盒，且贮存稳定性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可生物降解材料，包括PBS/PCDL共聚酯和纤维素纳米纤维。

优选地，所述可生物降解材料中PBS/PCDL共聚酯的质量百分比为80～90％，纤维素纳米纤维的质量百分比为10～20％。

优选地，所述可生物降解材料中PBS/PCDL共聚酯的质量百分比为85％，纤维素纳米纤维的质量百分比为15％。

优选地，所述纤维素纳米纤维的长度为5～10μm。

本发明提供了上述技术方案所述可生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1,4-丁二酸、1,4-丁二醇和PCDL混合进行酯化反应，得到酯化产物；

(2)将所述步骤(1)得到的酯化产物和催化剂混合进行缩聚反应，得到PBS/PCDL共聚酯；

(3)将所述步骤(2)得到的PBS/PCDL共聚酯与纤维素纳米纤维进行熔融共混，冷却后得到可生物降解材料。

优选地，所述步骤(1)中1,4-丁二酸与1,4-丁二醇的摩尔比为1：1～1.5。

优选地，所述步骤(1)中酯化反应的温度为150～200℃。

优选地，所述步骤(2)中缩聚反应的温度为200～250℃。