[发明专利]一种PLA/PPC生物降解复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料材料领域，特别涉及一种PLA/PPC生物降解复合材料及其制备方法。

背景技术

塑料工业迅速发展，其用途已经渗透到国民经济的各个领域，用途十分广泛。中国每年产生的废弃塑料约为500万吨，其中大多数废弃塑料为聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）材料，这些材料不能够自然分解。因此，由PP材料、PE材料、PS材料制备的一次性塑料包装废弃物及其相应的农用薄膜和一次性餐具，如果被随意丢弃将会因其非降解性堆积在土地上，从而造成严重的白色污染，而且这种潜在的污染同时也会随着人们使用量的增加和时间的积累而加剧，目前我国白色污染严重，已经引起政府有关部门和社会的普遍关注，相关法律法规已经出台，尤其是在欧美市场，非可降解塑料的使用受到严格的限制。

近些年，传统的石化基塑料正逐渐被称为“绿色材料”的可降解和可重复利用的生物基材料所代替。目前使用最为重要和广阔的可降解聚合物是脂肪族聚酯和蛋白质，比如聚乳酸（PLA）、二氧化碳与环氧丙烷共聚物（PPC）等等。

聚乳酸（PLA）是以玉米等农作物为原料，发酵得到乳酸，并经过一系列化学合成制备的脂肪族聚酯，最终能被分解成二氧化碳和水，是典型的生物可降解塑料。聚乳酸具有良好的热稳定性、生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此，用途十分广泛，可应用于各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布、农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面、一次性输液用具、免拆型手术缝合线等领域。尽管纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点，但是其硬而脆、加工难度大且热稳定性差等缺点影响了它在注塑方面的应用。

二氧化碳与环氧丙烷共聚物（简称为PPC），是由二氧化碳和环氧丙烷制备的脂肪族聚碳酸酯。PPC具有良好的生物降解性能，可以在很大的程度上缓解“白色污染”的问题和二氧化碳导致的“温室效应”，因此，引起了广泛的关注。但是由于其为非晶结构，分子链柔性大且相互作用力小，使得材料热性能差，导致制品高温尺寸稳定性差，低温下脆性大。

虽然PLA和PPC都有着独特的性能，但实验表明PLA强度高柔韧性差，PPC材料强度不高但是柔性好，如能结合两者的优点，相互补充，可以制备出性能良好的PLA/PPC生物降解复合材料。但是PLA为结晶性高聚物，而PPC为非晶性高聚物，PLA与PPC在结构上有明显的区别，两者不能完全相容。

文献“全生物分解PLA/PPC/改性淀粉共混薄膜拉伸性能的研究”（化工新型材料，2011年1月，第39卷第1期）公开了一种全生物分解PLA/PPC/改性淀粉共混薄膜，其中PLA：PPC：改性淀粉三者的质量比为60：20：20或者60：10：30，并通过电子拉力测试机测试薄膜的拉伸性能，拉伸强度为4MPa，断裂伸长率为80%，其力学性能需要进一步提高。

乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）由乙烯和乙酸乙烯共聚制得，主要性能取决于分子链上乙酸乙烯的含量，可调解构成组分比例符合不同的应用需要。EVA不但具有橡胶般的柔软性，在50℃下能够具有较好的可挠性，而且具有良好的透明性和表面光泽性，化学稳定性良好，抗老化和抗氧化性强，与填料的掺混性好，还具有易染色和易成型加工特点。因此，被广泛应用于发泡鞋料、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆及玩具等领域。

发明内容

本发明提供了一种PLA/PPC生物降解复合材料，其力学性能良好，特别是韧性和强度表现良好。

一种PLA/PPC生物降解复合材料，由以下重量百分含量的原料制成：

本发明中，聚乳酸具有良好的硬度，但脆性差，二氧化碳与环氧丙烷共聚物的柔性较好，乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，耐低温性能良好，化学稳定性良好，抗老化和抗氧化性强，同时，与其他材料复合时，受容性好。本发明中，以聚乳酸、二氧化碳与环氧丙烷共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物为主要基体材料，改性淀粉作为填料，改性淀粉可降低材料的生产成本，并增加塑性，二氧化碳与环氧丙烷共聚物能够大大改善聚乳酸和改性淀粉之间的界面相容性，提高界面结合力，并提高分散相的稳定性，乙烯-醋酸乙烯共聚物与聚乳酸接枝共聚物能够大大提高聚乳酸与乙烯-醋酸乙烯共聚物之间的界面相容性，增大界面粘结力并提高分散相的稳定性。植物油多元醇一方面能够改善各分散相的分散程度，提高韧性，另一方面，有利于本发明PLA/PPC生物降解复合材料的制备和加工，提高加工性能。