[发明专利]一种生物降解材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物，具体涉及一种生物降解材料，以及这种生物降解材料的制备方法和应用。

背景技术

自20世纪30年代塑料材料投入使用以来，以其质轻、价廉、外表光洁美观、耐腐蚀、生产工艺简单等卓越特性，广泛应用于国民经济各部门和人民生活各领域。由于塑料的大量应用，废弃塑料制品与日俱增，而塑料大多性能稳定，因此出现了所谓的白色污染，给环境带来了很大的危害。近年来，人们对废弃塑料的治理采取了积极的措施，例如，塑料包装材料的减量化，多次重复使用，以及回收再利用等等。然而，对于那些不易回收、回收价值不大或者回收利用在经济上难以运行的制品，如购物袋、一次性餐具、农用地膜、医用塑料制品等，采用降解塑料制作则更为有利。

但是降解塑料是较晚发展起来的材料，目前还处于一个成长、完善的阶段。现有的降解塑料虽然具有生物可降解性，有利于环境保护，但大多不能保持良好的透明性，且/或力学性能不佳，所制作的制品特别是薄膜类制品容易破损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物降解材料，以及这种生物降解材料的制备方法和应用，这种生物降解材料不但具有生物降解性，而且具有优异的力学性能，并保持较好的透明性。采用的技术方案如下：

一种生物降解材料，其特征在于由下述重量百分比的原料制成：

3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物10~35%；

聚丁二酸丁二醇酯10~35%；

聚乳酸0~50%；

植物油5~25%；

增塑剂1~10%；

反应促进剂0.02~5%。

上述3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、植物油、增塑剂和反应促进剂组合在一起，体现出良好的断裂伸长率和良好的拉伸强度，整体力学性能较好。

优选上述生物降解材料由下述重量百分比的原料制成：

3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物15~22%；

聚丁二酸丁二醇酯15~22%；

聚乳酸25~50%；植物油14~25%；

增塑剂5~10%；

反应促进剂1~5%。

上述重量配比的3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、植物油、增塑剂和反应促进剂组合在一起，体现良好的断裂伸长率和优异的拉伸强度，综合性能优异。

进一步优选上述生物降解材料由下述重量百分比的原料制成：

3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物15~19%；

聚丁二酸丁二醇酯15~19%；

聚乳酸37~50%；

植物油14~18%；

增塑剂5~7%；

反应促进剂1~2%。

上述重量配比的3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、植物油、增塑剂和反应促进剂组合在一起，具有良好的断裂伸长率和非常优异的拉伸强度，非常适合于制作购物塑料袋等制品。

上述3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯能够提高本发明生物降解材料的断裂伸长率。

上述聚乳酸可采用L型聚乳酸、D型聚乳酸或者LD混合型聚乳酸。聚乳酸能够提高本发明生物降解材料的强度。

优选上述植物油为菜籽油、蓖麻油、大豆油、花生油、椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油和桐油中的一种或其中多种的组合。加入植物油，通过植物油中的反应活性基团与基体树脂（即3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物以及聚丁二酸丁二醇酯）中的活性官能团的相互作用，以达到增容目的。

上述增塑剂为山梨醇、聚乙二醇、乙酰化柠檬酸和甘油中的一种或其中多种的组合。加入增塑剂，能够提高聚合物链的移动性能，使生物降解材料的可塑效果得到提高，降低生物降解材料的脆性，提高生物降解材料的柔性。

优选上述反应促进剂为偶联剂和催化剂中的一种或两者的组合。

优选上述偶联剂为硅烷化合物和异氰酸酯化合物中的一种或两者的组合。作为优选，上述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和聚甲基对苯异氰酸酯（简称PMDI）中的一种或者其中多种的组合。

优选上述催化剂为有机酸和无机质子酸中的一种或两者的组合。作为优选，上述催化剂为柠檬酸、己二酸、丁二酸和盐酸中的一种或者其中多种的组合。