[发明专利]一种聚(3‑羟基丁酸酯‑3‑羟基己酸酯)阿拉伯树胶秸秆粉复合生物全降解型材料

说明书

技术领域

本发明是有关于一种复合材料及其制备方法，具体的说，是一种聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)阿拉伯树胶秸秆粉复合生物全降解型材料及其制备方法。

背景技术

聚羟基烷酸酯（PHA）是可由众多微生物在碳源充足而其它营养元素（如硫、磷、氮等）缺乏条件下作为碳源和能源的储藏物质在细胞质内合成的一类聚酯。由于其可完全生物降解，是一类可替代传统塑料的新型生物材料。该类聚酯在不同的微生物细胞内的生物合成途径已经被广泛和深入地研究。为降低其生产成本，实现工业化生产，筛选更高产的菌株和利用廉价碳源来合成 PHA 成为近年来的研究重点。

PHA 常见的产品包括聚 3-羟基丁酸酯 (PHB)、聚 (3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯) (PHBV、聚 (3-羟基丁酸酯-3-羟基丙酸甲酯) (PHBHP)、聚 (3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯) (P3/4HB)、聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯) (PHBHHx)等。PHBHHx的弹性和塑性较好，PHBHHx的机械性能比 PHB 更加优异。PHBHHx由于其结晶度比 PHB 低, 硬度和脆性也得到了一定程度的改善。PHBHHx具有优良的生物降解性，同时具有良好的塑性和硬度。

由于PHA是由微生物胞内合成的聚合物，PHA在自然条件下可完全生物降解。有氧条件下，PHA能完全降解成水和CO₂。在厌氧条件下，能被微生物降解生成甲烷。PHA也具有传统塑料的性质，如均聚物PHB同样可以挤压成型，制造胶片和与其它聚合物交联生成共聚物。另外，PHA具有良好的生物相容性，在医学领域也具有广泛的应用，其水解得到的手性聚羟基烷酸广泛应用于医药工业中手性药物合成的起始原料。该类聚酯作为一种可替代传统塑料的新型材料已被国内外学者广泛研究。

当今阻碍PHA大规模化生产和推广应用的首要问题就是成本过高。目前PHA的生产成本为普通石化塑料的3～5倍，其中主要包括原料费用和分离纯化过程的费用。虽然经过二十多年的大量研究，生产成本已逐渐降低，但要想实现工业化、与石化塑料争夺市场，PHA的生产成本还有待进一步降低。其次，PHA（特别是其机械加工性能和亲水性等）和已有的石化塑料相比，PHA的热机械性质和加工特性相对较差，应用范围比较窄，只能作为一般的食品包装塑料等较低级的功能来使用；PHA的性能也需要进一步提高和拓展，以便满足不同应用领域的需求。

发明内容

本发明为了克服PHBHHx材料的亲水性差，力学能差，应用成本高等缺点，我们采用PHBHHx混合参入一定比例的秸秆粉、阿拉伯树胶、木质素、聚氧化乙烯，制作出一种聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)阿拉伯树胶秸秆粉复合生物全降解型材料。本发明涉及的复合材料，延续了PHBHHx材料生物相容性和生物降解性的突出特点。还克服了PHBHHx材料的热稳定性差，力学性能差，成本高，应用领域小的缺点。

秸秆粉作为复合材料的重要组成部分，来源广，成本低，且不含任何有害的化学成分。秸秆粉末中含有大量的粗纤维素和木质素，极大的增强了复合材料的力学性能和机械性能，复合材料拉伸强度大，弯曲能力强，耐热温度高。

阿拉伯树胶这种高聚物无味可食，含有98%的多糖，具有很好的黏合粘接作用。阿拉伯树胶的稳定性非常好，它的交联作用会使复合材料结合能力加大，结构致密，增强复合材料的力学性能。

木质素在橡胶工业中的应用主要以补强作用为主，以提高胶料的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性；可在橡胶中大量填充，以节约生胶用量，并能在相同体积下得到质量更轻的橡胶制品。

聚氧化乙烯(PEO)又称聚环氧乙烷，是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物，具有絮凝、增稠、缓释、保水等性能，无毒无刺激性。PHBHHx中加入PEO，能够提高PHBHHx与其他材料的相容性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明涉及的一种聚(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)阿拉伯树胶秸秆粉复合生物全降解型材料，由下列重量份的原料制备而成：PHBHHx40-50份、秸秆粉30-40份、阿拉伯树胶0.1-5份、木质素10-15份、聚氧化乙烯2-5份。

1、将PHBHHx和秸秆粉分别置于干燥箱中干燥，然后按质量比例混合好。

2、加入一定量的阿拉伯树胶、木质素、聚氧化乙烯置于三维混合机中混合15-20分钟。

3、将混合均匀的原料移入模具中，置于平板硫化机上模压成型，模压温度设定为170-220℃，压力位3-8MPa，保压时间3-15min，制得复合材料。