[发明专利]一种木质素-淀粉组合母粒复合的生物降解聚酯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种木质素‑淀粉组合母粒复合的生物降解聚酯材料及其制备方法，将木质素、淀粉、增塑剂和润滑剂在高混机中预混合，然后将预混合料通过双螺杆挤出机140‑180℃下熔融挤出得到组合母粒；将所得粒子复配可降解聚酯，通过双螺杆挤出机在140‑180℃下第二次熔融挤出造粒；最后将得到的复合粒子在140‑180℃下注塑成型/模压成型/吹塑成膜即得。本发明运用反应性挤出工艺，木质素作为淀粉的新型改性剂以代替传统的具有侧接羧酸基团的高分子改性剂，防止塑化的淀粉返生，在提高生物质用量、降低成本的同时也减少了不可降解材料的使用，提高了材料的环境友好性和可持续性。组合母粒与可降解聚酯之间良好的相容性，使得复合的生物降解聚酯材料具有良好的力学性能。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种木质素-淀粉组合母粒复合的生物降解聚酯材料及其制备方法。

背景技术

随着不可再生石化资源的不断消耗以及生态环境的恶化，可再生资源的开发和利用受到越来越多的重视。淀粉作为多糖类高分子化合物，可快速生物降解，以二氧化碳和水的形式回归大自然，现已广泛应用于生物降解材料领域。然而，由于淀粉分子链上含有大量的羟基，使其具有很强的极性和亲水性，与非极性或弱极性的基体聚合时，往往会造成界面相容性差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种改善淀粉与可降解聚酯相容性的方法，以获得性能更加优越的淀粉复合生物降解聚酯材料。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种木质素-淀粉组合母粒复合的生物降解聚酯材料，包括如下质量份数的组份制成：

淀粉40-60份，

木质素15-45份，

增塑剂15-25份，

润滑剂0.5-2.5份，

可降解聚酯40-70份。

其中，木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源，蕴藏量和产量巨大，木质素是木质纤维素的重要组分，具有三维网状结构，分子中含有大量的芳香基、羧基、羟基等活性基团，使其能进行氧化、酚化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应。同样地，大量的羟基也使得木质素具有一定的极性和亲水性。“相似相溶”的原理使得淀粉与木质素之间存在良好的相容性。此外，木质素结构中存在的羧基能够与淀粉的羟基发生酯化反应，有效防止塑化淀粉的返生，从而解决淀粉与聚合物之间界面相容性差的问题。

木质素-淀粉组合物与可降解聚酯之间良好的相容性能使外力更有效的在两相之间传递，从而改善复合材料的综合性能。同时，两者存在的价格低廉、可再生及可完全生物降解的特性，能够在可降解塑料领域被广泛应用。

具体地，所述淀粉为玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉或藕粉中的任意一种。

所述木质素为有机溶剂木质素、硫酸盐木质素、碱抽提木质素、酶解木质素或造纸木质素中的任意一种。

所述可降解聚酯为聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸-己二酸丁二醇酯(PBSA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基烷酸酯(PHA)中的任意一种或几种的组合。

所述增塑剂为乙二醇、甘油、山梨醇中的任意一种或几种的组合。

所述润滑剂为硬脂酸丁酯、油酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺中的任意一种或几种的组合。

进一步地，本发明还提供上述木质素-淀粉组合母粒复合的生物降解聚酯材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备木质素-淀粉组合母粒：

将木质素、淀粉、增塑剂和润滑剂在高混机中预混合，然后将预混合料通过双螺杆挤出机140-180℃下熔融挤出得到木质素-淀粉组合母粒；