[发明专利]一种高强韧全降解生物聚酯复合材料及制备工艺

说明书

本发明涉及一种高强韧全降解生物聚酯复合材料及制备工艺，其特征在于，以脂肪族聚碳酸酯、乳酸、聚(β羟基丁酸酯‑co‑β羟基戊酸酯)、四臂聚乙二醇丙醛、壳聚糖和八臂聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷，辛酸亚锡、氯化亚锡、熔体增强剂和抗氧剂为原料通过反应性挤出制备得到。该生物质复合材料加工工艺简单，具有优异的强度与韧性，可实现全降解，可适用于需高强韧的包装与工业领域。

技术领域

本发明涉及一种生物聚酯复合材料的制备方法，尤其涉及一种具有高强韧特性的，可全降解的生物聚酯复合材料的制备方法。

背景技术

塑料材料虽然拥有较优异的性能和广泛的适用性，但其来源于石油产品且无法降解，在资源危机和环境污染越发严重的今天，寻找性能优良且可再生的替代材料则成为目前材料领域研究的重中之重。

在目前的可降解材料中，多种生物可降解材料被用于塑料替代中。如淀粉、聚乳酸、生物聚酯等。淀粉因其便宜的价格和广泛的来源已被深入研究并通过改性与复合制备了多种生活与工业用品，如淀粉基膜、淀粉餐具等。但淀粉有其天然的缺陷，它的力学性能差，性能不稳定，只能运用于对力学性能要求低的领域。而聚乳酸的出现改变了这一现状。聚乳酸（PLA）是脂肪族聚酯，以乳酸（2-羟基丙酸）为基本结构单元。PLA可通过发酵玉米等天然原料制得，也可采用乳酸缩聚制得。PLA 及其终端产品可在堆肥条件下自然分解成为CO₂和水，降低了固体废弃物排放量，是一种绿色环保的生物来源材料。PLA具有类似于聚苯乙烯的力学特性，弯曲模量和拉伸强度较好，但热稳定性和抗冲击性能差，在热成型加工过程中存在熔体黏度低的缺陷，限制了它的应用。在改善了这些缺点后，PLA将可有望作为塑料材料的最佳替代品可被运用于工业、民用领域。而其他生物聚酯也各有特点，如脂肪族聚碳酸酯为无定型材料，软和韧，无法单独使用。而聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚(β羟基丁酸酯-co-β羟基戊酸酯)（PBHV）等生物聚酯性能均各有特性，或强度不够、或韧性不足，或价格过高，均无法完全单独使用。而目前的各种改性方式也未能完全解决性能的问题。如聚乳酸与多种材料复合以达到增韧效果，如淀粉、聚己内酯、聚乙烯等，但由于共混材料本身的强度较低，且和聚乳酸相容性存在较大差异，故增韧效果有限，且严重影响聚乳酸复合材料的强度。而以上的相容性的问题及其所导致的力学性能问题也同样困扰着其他生物聚酯。

但总体来看，生物聚酯为主体的复合材料的力学性能问题仍未完全解决，由于多相的存在导致相容性的降低，很难实现优异的相容性，进而实现优异的强度和韧性。在引入复合体系时，如果实现优异的相容，并制备得到具有优异力学性能且可降解的复合材料，仍是生物聚酯复合材料制备和应用中的一个难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服生物质复合材料相容性不佳、力学性能较差的缺陷，提供一种具有优异强度和韧性的聚乳酸复合材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高强韧全降解生物聚酯复合材料及制备工艺，其特征在于，材料以脂肪族聚碳酸酯、乳酸、聚(β羟基丁酸酯-co-β羟基戊酸酯) 、四臂聚乙二醇丙醛、壳聚糖和八臂聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷，辛酸亚锡、氯化亚锡、熔体增强剂和抗氧剂为原料通过反应性挤出制备得到，各原料组分按质量份数比例如下：

脂肪族聚碳酸酯 15-25份

乳酸 12.5-20份

聚(β羟基丁酸酯-co-β羟基戊酸酯) 12-24份

四臂聚乙二醇丙醛 3-6份

壳聚糖 12-18份

八臂聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷 1.5-3份

氯化亚锡 0.05-0.1份

辛酸亚锡 0.05-0.1份

熔体增强剂 3-5份