[发明专利]一种高强高韧长效抗菌的聚乳酸共混复合材料及制备方法与应用

说明书

本发明提出了一种高强高韧长效抗菌的聚乳酸共混复合材料及制备方法与应用，所述复合材料至少包括以下组分：10‑90份聚乳酸；10‑90份可生物降解聚酯或弹性体；1‑10份功能性增容剂；0.5‑2份扩链剂；1‑30份填料；以及0.1‑2份抗氧剂；其中，所述功能性增容剂由甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚己二酸‑对苯二甲酸丁二醇酯和有机抗菌剂熔融接枝得到。本发明提出的功能性增容剂，改善了聚乳酸共混复合材料组分间相容性，提高了共混复合材料的力学性能，并实现与提高了材料的长效抗菌性能。此制备方法得到的聚乳酸共混复合材料具有高强度、高韧性、长效抗菌性与完全可生物降解性，满足食品包装及一次性医用包装等领域要求材料同时具有高力学性能、长效抗菌性能和降解性能的需要。

技术领域

本发明涉及高分子材料合成技术领域，具体为一种高强高韧长效抗菌的聚乳酸共混复合材料及制备方法与应用。

背景技术

“微塑料”和环境污染问题日益加剧，环境友好高分子得到人们的广泛关注。聚乳酸(PLA)其原料主要来源是生物资源中所含有的淀粉，能在自然条件下降解成水、二氧化碳，且具有优良的机械性能和加工性能，具有良好的应用前景。

但PLA存在熔体强度低、韧性差、结晶能力弱等缺点，将PLA与聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚碳酸亚丙酯(PPC)等可生物降解聚酯或弹性体熔融共混，是最经济的PLA高性能化方法之一。采用可生物降解聚酯或弹性体与PLA共混能在保留PLA生物降解性同时提高PLA熔体强度和韧性，扩宽PLA应用范围。但PLA和可生物降解聚酯或弹性体的分子链差异较大，二者相容性较差，直接熔融共混难以得到具有应用价值的可降解制品。

抗菌材料因其可减少人与制品接触、制品与制品接触时产生的细菌与微生物感染，在生物医学、食品包装和卫生防控等领域的得到广泛应用。传统的无机抗菌添加剂有难分散、易迁移、低效率的缺陷，有机抗菌添加剂特别是卤胺类抗菌剂和胍盐类抗菌剂具有广谱高效的抗菌活性、低哺乳动物细胞毒性和良好的稳定性，可通过熔融共混的方法加入到高分子材料中，提高材料的抗菌性能。但高分子材料熔融加工过程中温度较高，可能导致抗菌剂的挥发或者分解失活，同时，有机抗菌剂小分子的迁移作用，影响了高分子材料的长效抗菌性能。

避免PLA共混复合材料制备过程中有机抗菌剂的挥发、分解失活和使用过程中的迁移对其抗菌性能造成影响，在保持甚至提高PLA共混复合材料基本性能的同时，实现其长效抗菌性能是本发明的核心。如何通过分子设计得到具有抗菌功能的大分子增容剂，在保持PLA共混复合材料基本性能的同时，提高共混复合材料组分间的相容性，获得高强高韧和长效抗菌的PLA共混复合材料是本发明所需解决的技术问题。

发明内容

本发明提出了一种高强高韧长效抗菌的聚乳酸共混复合材料及制备方法与应用，通过对功能性增容剂进行分子设计和工艺控制引入增容和抗菌成分，并将其引入聚乳酸/可生物降解聚酯或弹性体共混物内，在保留聚乳酸/可生物降解聚酯或弹性体共混物降解性能的同时提高聚乳酸、可生物降解聚酯或弹性体两相间相互作用力和相容性，获得高强度、高韧性、长效抗菌的可降解的聚乳酸共混复合材料。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下的技术方案实现的：

本发明提出一种高强高韧长效抗菌的聚乳酸共混复合材料，其特征在于，至少包括以下组分：

其中，所述功能性增容剂由甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯和有机抗菌剂通过熔融接枝反应得到。

在本发明一实施例中，所述功能性增容剂结构通式为：

其中R为分子结构中含伯胺或仲胺的有机卤胺抗菌剂或有机胍盐抗菌剂，且R结构式选自以下结构式中的任意一种：