[发明专利]热塑性共混物材料及共混物热塑性薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种热塑性共混物材料及共混物热塑性薄膜及其制备方法，主要解决现有技术中热塑性淀粉与脂肪族芳香族共聚酯相容性差，成膜性差，膜制品拉伸性差而使其应用领域受限的技术问题。本发明通过采用一种热塑性共混物材料，以质量份数计，包括以下组分：(1)90至60份的脂肪族芳香族共聚酯；(2)10至40份的热塑性淀粉；(3)0.1至10份的脂肪族芳香族共聚酯接枝聚合物的技术方案，较好地解决了该问题，可用于热塑性淀粉与脂肪族芳香族共聚酯共混物薄膜的工业化生产中。

技术领域

本发明属于脂肪族芳香族共聚酯、热塑性淀粉与脂肪族芳香族共聚酯接枝聚合物的共混物材料领域，涉及一种热塑性共混物材料及共混物热塑性薄膜及其制备方法，具体渉及一种脂肪族芳香族共聚酯、热塑性淀粉与脂肪族芳香族共聚酯接枝聚合物的热塑性共混物材料及共混物热塑性薄膜及其制备方法。

背景技术

凭借轻便、耐用、加工性能好等特点，以石油为原料生产的塑料已被广泛应用于各个领域。通用塑料如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等在自然界可长期稳定存在，难以降解，给环境造成了严重的污染。另一方面，石油属于不可再生资源，长期使用会造成资源短缺及加剧气候变化。而生物降解材料在自然环境下可较快降解而成为解决塑料废弃物环境污染问题的有效途径之一。因此，开发出非石油基的全降解塑料对解决白色污染、气候具有重要意义。

淀粉因其生物降解性能良好，可再生、来源广泛、价格低廉等有点，成为生物降解材料开发的原料。但是，淀粉是多羟基化合物，其邻近分子间以氢键相互作用形成微晶结构的完整颗粒，故其本身加工和机械性能较差而无法单独作为材料使用。然而，淀粉在增塑剂的作用下，利用高温、高剪切可制备热塑性淀粉作为热塑性塑料材料来使用。但热塑性淀粉却因吸湿性高、制品尺寸稳定性差以及加工过程中抗热能力弱等缺点而受到极大的限制。为了克服这些缺陷，通常将热塑性淀粉与其他不可生物降解树脂进行共混，但现有市场上的淀粉基塑料淀粉含量较低，这大幅增加了淀粉基塑料的生产成本，同时也降低了淀粉基塑料的生物降解性，如接枝改性淀粉增容LLDPE/淀粉共混体系【李晓，袁惠根，《合成树脂及塑料》，1996】，丙烯酸接枝聚乙烯增容LLDPE/淀粉共混体系【李晓，袁惠根，《中国塑料》，1999】。

鉴于不可生物降解树脂的加入会降低淀粉基塑料的降解性能，将其他可降解树脂与热塑性淀粉(TPS)共混可以解决这一问题，如TPS/PBAT(聚对苯二甲酸-co-己二酸丁二醇酯)【李旭娟，钟淦基，冉蓉等，《中国塑料》，2014】、TPS/PBS(聚丁二酸丁二醇酯)【宋聪雨，王佩璋，程希，《中国塑料》，2006】、TPS/PLA(聚乳酸)【沈子铭，张伟阳，袁龙等，《塑料工业》，2014】、TPS/PCL【李守海，储富祥，王春鹏等，《现代化工》，2009】。由于添加的可降解树脂一般都属于低极性物质，而热塑性淀粉具有较高的极性，二者之间的相容性差，这也是导致淀粉基塑料中淀粉含量较低、性能较差的主要原因。为了克服和解决这一问题，可以对淀粉进行适当的改性处理，也可以对通用树脂进行改性，还可以选用适当的增容剂，降低两相间的界面张力，有效地提高热塑性淀粉与另一通用树脂之间的界面结合力，改善共混材料的热性能、力学性能和降解性能。

本发明选择将可生物降解树脂脂肪族芳香族共聚酯进行接枝，引入羟基或环氧基团等极性基团，将接枝聚合物作为增容剂，提高TPS与上述可生物降解树脂间的相容性。现有技术则是将含有羟基或环氧基团的单体直接作为增容剂，添加到TPS与可生物降解树酯中在共混的同时增强两相间的作用力，“一步法”得到TPS与可生物降解树脂的共混物【CN101353400 A】。与现有技术不同之处在于本发明首先将含有羟基或环氧基的单体通过接枝反应引入可生物降解树脂主链上作为增容剂，随后添加到TPS与可生物降解树脂中进行共混挤出，“两步法”得到TPS与可生物降解树脂的共混物。本发明的优势在于在低接枝率的条件下得到性能比“一步法”好的多的薄膜，提高增容剂增容的效率，防止游离的增容剂只作用于TPS之间，而接枝的增容剂主链与可生物降解树脂相同，羟基或环氧基侧基可以与TPS相互作用或者反应，存在于TPS与可生物降解共聚酯的交界面，在TPS与可生物降解树脂之间起到桥梁作用，增加两相的相容性以提高成膜性及力学性能。