[发明专利]一种可降解聚合物纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解聚合物纳米复合材料及其制备方法。该可降解聚合物纳米复合材料的原料以质量百分比计的组成为：可降解聚合物：77~99.4%、无机纳米材料：0.1~15%、扩链剂：0.5~8%。其制备方法具体包括如下步骤：将扩链剂负载在无机纳米材料表面，经过干燥后，与可降解聚合物混合均匀，在一定的温度下熔融共混并反应挤出，经成型后制备得到可降解聚合物纳米复合材料。本发明的有益效果是：通过化学交联和纳米粒子的增强增韧效应，最终实现提高生物可降解聚合物的机械性能与热力学性能的目标，解决目前生物可降解材料应用过程中存在的生产应用成本较高、机械性能不足、热稳定性较差的问题；操作简单，生产和加工成本较低。

技术领域

本发明涉及生物可降解材料相关技术领域，尤其是指一种可降解聚合物纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展和世界人口的快速增加，塑料的总产量保持着快速增长的态势。但塑料制品是一把“双刃剑”，它在为人类的生活提供了极大的便利和推动相关产业发展的同时，也因为难以降解的问题而严重地威胁着人类的生活环境。因此，开发对环境友好的可降解塑料成为研究热点。传统的工艺路线是在塑料中加入一些生物诱发剂(如塑化淀粉等)、光敏剂等，可以加速塑料制品的降解，但无法在短时间内使塑料完全降解为水和二氧化碳。废弃塑料在填埋和焚烧处理时，仍会对地球环境造成一定程度的破坏。完全生物可降解塑料在使用期内，不仅各项性能可以满足使用需求，而且使用后可以降解成为对环境无害的物质。因此，生物可降解塑料被认为是解决塑料污染问题的最有效的途径之一。

目前，应用最为普遍的可降解塑料主要有聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)等。然而生物可降解塑料普遍存在着生产成本较高、强度或韧性不足、维卡软化点较低、热稳定性较差的缺点。以PLA为例，PLA用于制备餐具时，由于其性脆，韧性不佳，不能满足餐具对韧性的要求。并且PLA的耐热程度不高，维卡软化点较低，不能满足餐具对耐热性要求，因此，PLA在可降解餐具方面的应用受到了诸多限制。目前，主要通过加入韧性良好、价格低廉的纤维、木材、碳酸钙等物质进行共混改性，改善复合材料的韧性；通过捕获自由基、提高PLA结晶度、提高结晶效率等方法来提高PLA的耐热性。然而科学家们对纳米硅铝等无机纳米材料在可降解塑料方面还没有深入的研究与应用。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中生物可降解材料应用过程中存在的生产应用成本较高、机械性能不足、热稳定性较差的不足，提供了一种提高机械性能以及热稳定性的可降解聚合物纳米复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可降解聚合物纳米复合材料，所述可降解聚合物纳米复合材料的原料以质量百分比计的组成为：可降解聚合物：77～99.4％、无机纳米材料：0.1～15％、扩链剂：0.5～8％。