[发明专利]聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉基全生物降解复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及全生物降解复合材料及其制备领域，具体涉及一种聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉基全生物降解复合材料及其制备方法。

背景技术

近些年，由于石油资源日益枯竭以及“白色污染”日益严重，可降解和可重复利用的生物基材料受到越来越多的关注。另外，采用石油基聚烯烃的塑料包装制品是“白色污染”的罪魁祸首。针对此问题，各国通过“限塑令”来、重复使用以及回收再利用来缓解“白色污染”。但是，这些措施并不能从根本上解决“白色污染”。因此，人们正迫切研发一种可用于包装制品以及农用地膜领用的生物降解材料。

目前已经问世的生物降解材料主要包括聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚(丁二酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)(PBSA)、聚己内酯(PCL)和聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)(PBAT)等。其中，PBAT在包装材料和膜领域具有最好的前景。这是由于PBAT柔性的脂肪链和苯环分别赋予其优异的成膜性和机械性能。近年来，人们对PBAT材料的关注度越来越高，但是能够在市场上应用的产品则非常少，其主要原因是价格过高，是普通塑料的2-3倍，另外对PBAT改性材料的研究还不够完善，导致产品性能不稳定，得不到市场认可。目前，国外只有德国BASF等少数几家公司能够制备出PBAT改性材料，应用于包装等领域；国内只有山东必可成环保实业有限公司制备出性能稳定的聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉薄膜产品，主要用于制作购物袋等。因此，一种性能稳定、价格低廉的PBAT材料越来越受到人们的期待。

淀粉本身源于自然，来源广泛，价格低廉，可作为PBAT等环境友好型塑料的填料。然而，淀粉属于半结晶性材料，淀粉大分子间存在氢键，这削弱了淀粉大分子的移动性，从而导致天然淀粉加工性差及分散性差。传统的方法是通过加入增塑剂(一般为多元醇)如甘油、山梨醇及聚乙二醇等等来改善淀粉的加工流动性以及在PBAT基体中的分散性。然而，甘油等醇类塑化的淀粉存在回生、变脆现象，并且这仍无法改变淀粉和PBAT相容性差、填充量有限的问题。目前，在聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉薄膜产品方面，国内市场仅有山东必可成环保实业有限公司形成了产业化，但是其薄膜淀粉含量较低，复合材料成本仍然偏高。

申请公布号为CN103205021A(申请号为201210007253.2)的中国发明专利申请公开了一种热塑性淀粉与PBAT共混物及其制备方法，由包含以下重量份的组分制成：天然淀粉30～60份、增塑剂10～20份、PBAT10～30份、增容剂5～10份、补强剂0.4～5份以及润滑剂0.25～5份，所述的增塑剂选自乙二醇、二缩乙二醇、丙二醇、丙三醇、山梨醇、山梨醇酯、甲酰胺、乙酰胺、尿素中的一种或几种。该技术方案通过对淀粉的增塑改性，加入增容剂，改善淀粉与PBAT之间的相容性，在保证材料性能的基础上提高了淀粉/PBAT共混材料中的淀粉的含量，降低了PBAT的使用量，从而降低了材料的成本。虽然通过丙二醇、丙三醇、山梨醇、山梨醇酯等增塑剂改性，通过增容剂改善淀粉与PBAT之间的相容性，但是甘油等醇类塑化的淀粉存在回生、变脆现象，导致其力学性能仍不够理想。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种制备简单、可生物降解且机械性能优异的聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉基全生物降解复合材料。

一种聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉基全生物降解复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

在聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)基料中添加酚类环氧化合物，可促使聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)、酚类环氧化合物以及天然淀粉三者特殊的分子结构组合在一起，从而提高该聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉基全生物降解复合材料的机械性能，另一方面，在聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)基料中直接添加天然淀粉，可以一定程度上降低材料的成本。

作为优选，所述的聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸丁二醇)/淀粉基全生物降解复合材料，由以下重量百分比的原料制成：