[发明专利]一种短降解周期的耐热聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高降解速率的聚乳酸复合材料及其制备方法，采用聚乳酸树脂、PBAT树脂、无机填料、改性淀粉、有机成核剂、偶联剂、扩链剂、复配光敏引发剂、热氧降解引发剂和食品级增塑剂制成，提高了聚乳酸材料的耐热性，扩大了聚乳酸制品的使用场景；增加了PLA制品废弃后的热降解、光降解和水解速率，避免了需要工业堆肥的苛刻条件，可在自然条件下实现相较于普通聚乳酸更快的降解速率。本发明所用助剂均为食品级原材料，可应用于食品包装。本发明提供的高降解速率的聚乳酸复合材料的制备方法所使用的设备简单，投资少。

技术领域

本发明涉及生物降解材料领域，具体涉及一种短降解周期的耐热聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

在环境和可持续发展为主题的今天，环境友好型“绿色”高分子材料越来越受到人们的青睐，PLA(polylactic acid聚乳酸)因其在减少环境污染，节省石油资源等方面的突出贡献，顺应了可持续发展的要求，同时PLA具有可生物降解、高强高模、高透明性和良好生物相容性等诸多优点，在医学、纺织、农业、服装等生活领域有广阔的应用前景，成为研究的热点。但其耐热性差、性脆等缺点严重限制了其应用范围。如PLA不适于对耐热性有要求的结构材料、一次性餐具、咖啡杯等，韧性差也限制了其在包装材料上的应用。因此必须要对PLA进行改性以拓宽其应用范围。

目前在生物降解材料领域，尤其是对聚乳酸降解机理均有较为深入的研究，但是我国目前还没有建立一套成熟的聚乳酸产品堆肥和回收机制，而聚乳酸材料不会在普通条件下实现有效降解。

目前聚乳酸的降解性能是在可堆肥条件下完成测试的，而可堆肥条件要求较为苛刻，如需在60℃，80％～90％湿度的条件下，才可以达到生物降解的性能。

理想的生物可降解材料是指能够被微生物完全降解为CO₂和H₂O的材料，基于标准和所认可的试验方法的生物可降解塑料和降解的精确定义为在20～25℃的自然环境中容易被微生物降解而释放出CO₂和H₂O的材料。按照这个定义，PLA就不属于生物可降解材料了，因为PLA在自然环境中不容易被完全降解，但从可堆肥的角度来看，PLA是一种可降解材料，尽管研究表明，适当的控制条件下PLA可被多种微生物降解，其在自然环境中的降解还不是非常普遍，因为大多数的自然环境均不能满足可堆肥所需的苛刻条件，因此发明一种可以在大多数自然环境中实现快速稳定降解的PLA材料是必要的。

光降解塑料有大量的专利申请，但均属于在通用不可降解塑料基础上通过增加光敏剂所实现的，普通的高分子材料即使添加光敏剂，但也无法完全实现降解，并且普通高分子材料光解后会出现大量的微小颗粒，造成土壤的二次污染。

光～生物双降解塑料，也会忽略了各种引发剂在加工过程中对材料本身的消极影响。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷和空白，本发明提供一种高降解速率的聚乳酸复合材料及其制备方法，旨在降低聚乳酸的降解条件，达到快速降解的效果，提高产品耐热性，扩大聚乳酸一次性制品的使用场景；且使用设备简单，投资少。

本发明提出一种短降解周期的耐热聚乳酸复合材料，包括以下重量份数的原料组分：

聚乳酸树脂100份，PBAT树脂10～20份，无机填料15～30份，改性淀粉1～10份，有机成核剂0.1～2.0份，偶联剂0.1～1.0份，扩链剂0.1～0.8份，复配光敏引发剂0.1～1.5份，热氧降解引发剂0.1～1.5份，食品级增塑剂0.1～5.0份。

优选地，所述聚乳酸的数均分子量Mn为200000-300000，熔融指数在190℃x10min条件下为15～20g/10min。

优选地，所述热氧降解引发剂为过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰按质量比1：1组成。