[发明专利]一种用于改善聚乙交酯(PGA)耐久性的母粒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于改善聚乙交酯(PGA)耐久性的母粒，按质量份，所述材料由下述组分组成：基体树脂100份、酸中和剂30～300份、羧基封端剂5～50份、羟基封端剂5～50份、抗水解剂3～10份、接枝剂0.5～2份、辅助接枝剂0.5～3份、分散剂1～5份、相容剂0.5～2份组成。本发明的一种用于改善聚乙交酯耐久性的母粒具有加工使用方便、添加量少的特点，可同聚乙交酯颗粒混合后，进行注塑或挤出加工，在改善聚乙交酯制品室温环境下的耐久性、货架期方面具有出色的效果。

技术领域

本发明属于可降解塑料助剂领域。

背景技术

可降解塑料越来越受到人们的关注。大多数塑料具有密度低、便于加工成型，耐久性良好等特点，在我们日常生活中广泛使用。然而，当塑料被废弃并丢入环境中后，其不易降解的特性却会带来严重的环境污染。

聚乳酸(简称PLA)是一种较为广泛使用的可降解塑料。但PLA的降解需要以工业堆肥为条件，在自然环境尤其是海水中，PLA的降解速度实际上也是很慢的。

聚乙交酯(简称PGA，又名聚乙醇酸)依托煤化工及石化技术的发展，已经实现了少量的工业化生产，其主链结构如下：

但由于自身结构原因，PGA主链中的酯键周围没有疏水性基团保护，并且主链酯键密度大，易于水解PGA的注塑或挤出制品即使在室温环境下(23℃，70％相对湿度)保存也容易发生酯键的水解降解反应，造成PGA的大分子链断裂，引发其制品的降解，难以保证足够长的货架期，令其在一次性生活用品等领域的应用受到很大限制。因此，要想拓展PGA的应用领域必须找到一种有效延长其耐久性的方法，也就是说要解决好PGA耐水解性差的问题，抑制住水解反应。

PGA大分子上的酯键水解反应活性也受到链段运动自由程度的影响，若能在PGA的酯键周围引入交联结构等能够提高材料玻璃化转变温度的措施，并且对PGA大分子链的活性端基进行有效封端，也能够一定程度得改善PGA的耐水解性能。

乙烯基的硅烷偶联剂可以在引发剂的作用下被接枝到某些聚合物主链上，这些接枝在大分子链上的硅烷在特定的水汽环境下可以发生水解交联，从而抑制大分子链的运动活性，提高材料的玻璃化转变温度，同时也消耗掉相应的水分子，由此阻碍聚酯大分子酯键的水解。

对于PGA而言，由于PGA的熔点高达220℃以上(这么高的熔点，几乎没有现有的接枝剂能适用)，从其主链结构来看，亚甲基旁就是大位阻的酯键，是无法用常规的接枝工艺获得硅烷偶联剂接枝的PGA化合物的。

公开号为CN 101484528B的专利介绍了采用羧基封端剂提高PGA耐水解性的方法，但实际上，仅仅对PGA实施羧基封端也是不够的，因为残留的活性端基(如羟基)也会造成降解加快的问题。该专利也报道了一种PGA和PLA共混材料及其制备方法，但该报道仅仅是将PGA同PLA进行了简单的混合，实际上，由于这两种材料极性差异大、相容性差，制备的材料仅能适用于对材料力学性能要求不高的领域。

公开号为CN 103210043A的专利报道了一种PGA同其它生物降解塑料以及碱性填料复合作为一种复合材料的方法，该专利中明确指出碳酸钙等碱性无机填料的主要作用是提高材料的降解速度，而非抑制水解反应。

此外，PGA这种材料并不适合经过多次热加工改性，这是因为首先PGA材料本身的热稳定性较差、熔融加工温度又高，经过一次双螺杆造粒后就会造成PGA分子量出现较大幅度的下降。且PGA热加工、冷却等过程都需要严格隔绝水汽，对防潮要求特别高，PGA更适合通过注塑或挤出过程中添加功能母粒来实现改性。

因此，需要寻找一种具有更好加工适应性，并且能够有效提高PGA耐水解性，延长其制品货架期又安全环保的PGA改性专用母粒。

发明内容

本发明的第一个目的是公开一种用于改善聚乙交酯PGA耐久性的母粒。