一種生物降解材料及其制備方法與用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種生物降解材料、其制備方法以及其用 于制備膜類容器中的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料膜類容器也大量應(yīng)用，其在對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、花卉育 苗規(guī)?；瘞順O大的方便的同時，也給自然帶來嚴(yán)重的白色污染，使人類的生存環(huán)境面臨 嚴(yán)峻的考驗。傳統(tǒng)的塑料膜類容器由于使用后不能生物降解，因此只能通過焚燒進行處理， 焚燒產(chǎn)生的有毒氣體對空氣和環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。隨著世界上綠色環(huán)保意識的不斷增 強，人們開始規(guī)范塑料制品的使用，世界各國也紛紛出臺相關(guān)的"限塑"法規(guī)，同時，科研人 員也在不斷努力研究新型的可降解材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑料材料。
[0003] 現(xiàn)有的代替塑料制作膜類容器的材料可選用生物降解的無紡布，但其存在性能 差、成本高的缺陷，應(yīng)用有限；也可選用淀粉加塑料加工而成的材料，雖然可以降解，但是降 解不完全，且降解時間緩慢；而傳統(tǒng)的造紙?zhí)娲牧嫌帜芎母?、污染重的問題。因此，上述材 料均不是特別理想的膜類容器替代材料。
[0004] 傳統(tǒng)的塑料是人工聚合的高分子材料，屬于非降解物質(zhì)。目前廣義上的降解材料 之一為可降解的塑料，其主要成分是天然可分解物質(zhì)如淀粉或添加降解促進劑，將其用于 傳統(tǒng)塑料改性后制成，該物質(zhì)具有和原樹脂相近的物理機械性能，且價格具有可比性，但由 于僅僅是部分改性，原樹塑料成分并非完全降解，實際上只能不完全降解或部分降解，僅表 現(xiàn)為外形的破碎或粒徑的減小。
[0005] 近年來，廣泛引起關(guān)注的另一類降解材料是通過生物發(fā)酵或人工合成的脂肪族聚 酯或羥基酸酯聚合物及其共混成分，如PCL、PLA、PBS、PHB等，其優(yōu)點是可一定程度上完全 降解。但其缺點是物理參數(shù)如熱塑性、熔體強度、延展性等不如傳統(tǒng)樹脂材料，使其應(yīng)用受 限；并且，上述材料較高的制備成本影響了其應(yīng)用市場的擴展；此外上述生物降解材料在 自然條件下降解速度也沒有人們期望的那么快，如果使一次就廢棄，無疑是對資源和能源 的雙重浪費。因此，如何實現(xiàn)對上述生物材料的針對性改性，以及如何實現(xiàn)對使用后的生物 材料制品、加工過程中產(chǎn)生的邊角料以及生物材料生產(chǎn)中產(chǎn)生的次品料的利用，以大大降 低成本和提升生物材料的加工性能，具有重要的意義；更重要的是，隨著生物降解材料產(chǎn)銷 量的增長，其回收利用的價值必將凸顯出來，市場前景廣闊，使其實現(xiàn)循環(huán)利用意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中制備膜類容器的降解材料的熱 塑性、熔體強度、延展性較差的問題，進而提供一種生物降解材料及其制備方法與在制備膜 類容器中的用途。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物降解材料，由如下重量份的組分制 備而成：聚乳酸5-40份，無機粉體5-40份，PBAT10-60份，以及助劑0. 2-12. 6份。
[0008] 進一步的，所述生物降解材料由如下重量份的組分制備而成：聚乳酸10份，無機 粉體35份，PBAT55份，以及助劑6-9份。
[0009] 優(yōu)選的，所述助劑包括增容劑、增塑劑、擴鏈劑、抗氧劑、熔體增強劑，抗水解穩(wěn)定 劑、潤滑劑中的至少一種。
[0010] 所述助劑中，所述增容劑為1. 5-2. 2重量份，所述增塑劑為3-5重量份，所述擴鏈 劑為0. 5-1. 5重量份，所述抗氧劑為0. 3-0. 5重量份，所述熔體增強劑為1. 2-2. 0重量份， 所述抗水解穩(wěn)定劑〇. 2-0. 6重量份，所述潤滑劑為0. 5-0. 8重量份。
[0011] 進一步的：
[0012] 所述增容劑選自聚己二醇脂接枝GMA共聚物；
[0013] 所述增塑劑選自ZS-T300、檸檬酸三丁酯、檸檬酸三戊酯、檸檬酸三壬酯、乙酰檸檬 酸三丁酯、乙酰檸檬酸三己酯、三醋酸甘油酯、脂肪酸甘油酯中的一種或幾種的混合物；
[0014] 所述擴鏈劑選自聚合型環(huán)氧官能團化合物，最常使用為多酰肼亞胺類接枝反應(yīng)性 環(huán)氧官能團化合物；
[0015] 所述抗氧劑選自2, 2-亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、三（2,4-二叔丁基苯 基）亞磷酸酯、或β-(4_羥基苯基_3,5_二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯中的一種或幾種的 混合物；
[0016] 所述熔體增強劑選自醋酸乙烯基聚酯類化合物；
[0017] 所述抗水解穩(wěn)定劑選自碳亞二胺、異氰酸酯、唑啉、環(huán)氧化合物中的一種或幾種的 混合物；
[0018] 所述潤滑劑選自硬脂酸、油酸、芥酸以及乙撐雙硬脂酸酰胺中的一種或幾種的混 合物。
[0019] 所述無機粉體選自碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、云母粉中的一種或幾種的混合物。
[0020] 本發(fā)明還提供了上述的生物降解材料的制備方法，包括以下步驟：
[0021] (1)將選定重量份的無機粉體加熱至95_120°C溫度下混勻；
[0022] (2)將步驟（1)混勻的物料冷卻至溫度40°C以下，并加入選定重量份的聚乳酸、 PBAT以及助劑混合均勻；
[0023] (3)將步驟（2)混勻后的物料投入雙螺桿擠出機，進行熔融剪切塑化造粒，控制所 述雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為350-450轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為140-185°C，真空排氣、增 壓擠出、冷卻，即得所述的生物降解材料。
[0024] 本發(fā)明還提供了上述的生物降解材料用于制備薄膜制品的用途。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種由所述的生物降解材料制備得到的可降解薄膜制品，由如 下重量份的組分制備而成：聚乳酸5-40份，無機粉體5-40份，PBAT10-60份，以及助劑 0· 2-12. 6 份。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種制備所述可降解薄膜制品的制備方法，該方法為：
[0027] 將上述的生物降解材料送入薄膜制品成型設(shè)備，進行進一步塑化，得到不同規(guī)格 的可降解薄膜制品。
[0028]本發(fā)明以具有良好生物降解性能的聚乳酸、PBAT的回收料和副牌料為主要成分， 填充大量的無機粉體，并輔以多種精選助劑，在特定的工藝條件下混煉，通過物理與化學(xué)改 性，進行分子結(jié)構(gòu)修飾與自組復(fù)合，提高其適用性能，使其達(dá)到耐水、耐油、耐滲漏、抗沖擊 度高、剛性強、柔韌性好的特點，達(dá)到了傳統(tǒng)塑料制品的性能大大降低成本，是傳統(tǒng)塑料的 理想替代品。
[0029] 本發(fā)明所述降解材料組分新穎，配料科學(xué)，制品簡單，成本較低，尤其在在共混改 性后，有良好的加工性能，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，特別是無毒、無害，可完全生物降解，具 有極好的競爭優(yōu)勢。更重要的是，有效解決了回收料、邊角料的循環(huán)利用，材料廢棄降解后 可用作堆肥，本發(fā)明的膜類容器材料有良好的柔韌性、延展性，更可在短期內(nèi)完全降解，可 廣泛應(yīng)用于制作各種膜類容器，可代替任何垃圾袋、購物袋。
【具體實施方式】[0030] 實施例1
[0031] 本實施例所述生物降解材料由如下組分制成：聚乳酸10kg，PBAT55kg，滑石粉 35kg，乙酰檸檬酸三丁酯3kg，2,2-亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）0. 3kg，碳亞二 胺0. 5kg，聚合型環(huán)氧官能團化合物、乙撐雙硬脂酸酰胺0. 8kg，醋酸乙烯基聚酯化合物 0. 8kg，聚己二醇脂接枝GMA共聚物0. 7kg，硬脂酸0. 5kg，乙撐雙硬脂酸酰胺0. 5kg，環(huán)氧大 豆油0. 3kg。
[0032] 將滑石粉加入高速混合機進行混合，運行時間為10-20分鐘，高速混合機轉(zhuǎn)速為 280-320轉(zhuǎn)/分鐘，機內(nèi)溫度為95-120Γ;(注：也可以不烘干）將滑石粉烘干后放入冷卻 混合機，冷卻混合機的轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分鐘將物料冷卻至40°C以下，并加入聚乳酸、 PBAT以及各種助劑，加入高速混合機進行高速混合；將冷卻后的混合原料投入雙螺桿擠出 機，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為350-500轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為 140-185 °C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻即得生物降解粒料。
[0033] 將粒料送入吹膜成型設(shè)備，根據(jù)需要制成不同規(guī)格袋子。
[0034] 實施例2
[0035] 本實施例所述生物降解材料由如下組分制成：聚乳酸35kg，PBAT55kg，滑石粉 l〇kg，醋酸乙烯基聚酯化合物0. 8kg，聚己二醇脂接枝AGM共聚物0. 7kg，多酰肼亞胺類接枝 反應(yīng)性環(huán)氧官能團化合物0.8kg，檸檬酸三丁酯1.5kg，2, 2-亞甲基雙（4-甲基-6-叔丁基 苯酸）0. 3kg，碳亞二胺0. 5kg，乙撐雙硬脂酸酰胺0. 5kg，硬脂酸0. 5kg，環(huán)氧大豆油0. 3kg。
[0036] 將滑石粉加入高速混合機進行混合，運行時間為10-20分鐘，高速混合機轉(zhuǎn)速為 280-320轉(zhuǎn)/分鐘，機內(nèi)溫度為95-120Γ;(注：也可以不烘干）將滑石粉烘干后放入冷卻 混合機，冷卻混合機的轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分鐘將物料冷卻至40°C以下，并加入聚乳酸、 PBAT以及各種助劑，加入高速混合機進行高速混合；將冷卻后的混合原料投入雙螺桿擠出 機，熔融剪切塑化造粒，雙螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為350-500轉(zhuǎn)/分鐘，剪切塑化溫度為 140-185 °C，脫水排氣、增壓擠出、冷卻即得生物降解粒料。
[0037] 將粒料送入吹膜成型設(shè)備，根據(jù)需要制成不同規(guī)格袋子。
[0038] 實施例3
[0039] 本實施例所述生物降解材料，由如下重量份的組分制備而成：聚乳酸5kg，碳酸鈣 40kg，PBAT10kg，以及助劑12.