[发明专利]一种PLA透明降解母粒专用纳米碳酸钙材料及改性方法

说明书

本发明公开了一种PLA透明降解母粒专用的纳米碳酸钙材料的改性方法及其在降解透明塑料或母粒中的应用。本发明通过环氧化、解聚合和接枝反应制备的改性剂乳液对纳米碳酸钙材料进行表面改性，制备的纳米碳酸钙与PLA之间形成较好的相容性，并且可以发挥较好的增韧效果，同时制备的纳米碳酸钙含有较低的水分，抑制PLA的水解作用，降低PLA的脆性断裂，最后采用本发明的纳米碳酸钙制备的降解薄膜具有良好的透明度，适合工业化推广应用。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种PLA透明降解母粒专用的纳米碳酸钙材料及其改性方法。

背景技术

到2025年，预计我国可降解塑料需求量可到238万吨，市场规模可达477亿元；到2030年，预计我国可降解塑料需求量可到428万吨，市场规模可达855亿元，我国可降解塑料市场空间巨大。

随着各地的限塑令的紧缩，以PLA(聚乳酸)、PBAT(聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯) 为主的生物可降解环保材料迎来的新的发展和机遇。但由于PLA和PBAT等生物降解材料的本身缺陷，如PLA质硬，缺乏韧性；PBAT模量低，一般情况下很难进行吹膜，截止目前生物可降解环保材料仍无法大量推广。

纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，其粒度介于0.02～0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。纳米碳酸钙作为一种无毒、环保的可降解无机材料，是降解塑料中最有应用前景的一款增强增韧改性剂。但是纳米碳酸钙由于粒径小，脱水干燥极为困难，导致在后续PLA加工过程中容易使PLA材料发生水解，导致PLA更容易引发脆性断裂。目前，常规的纳米碳酸钙改性方法绝大多采用脂肪酸或油脂改性，这部分助剂在后续加工过程中会析出起雾，影响薄膜的透明性。因此，有必要探索新型的纳米碳酸钙的改性方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种纳米碳酸钙材料及其改性方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种PLA透明降解母粒专用的纳米碳酸钙材料的改性方法，包括以下步骤：

1)环氧化处理：在固含量为20～25％高氨浓缩天然胶乳中加入稳定剂和过氧化乙酸，在25～35℃反应4～6小时后，得到环氧化的天然胶乳；

2)解聚合处理：将步骤1)制备的天然胶乳温度升温至60～65℃，加入pH调节剂，调节体系pH至中性，然后加入氧化剂持续反应12～18小时，获得解聚的环氧化天然胶乳；

3)接枝处理：依次向步骤2)制备的天然胶乳加入有机溶剂、马来酸酐和自由基引发剂，在55～60℃反应4～6小时，得到马来酸酐接枝环氧化天然胶乳；

4)表面改性处理：将碳化后的纳米碳酸钙悬浮液加热至55～65℃，先加入表面活性剂进行预处理，再加入步骤3)制备的碳酸钙干基质量的5～10％的天然胶乳进行表面改性；

5)过滤洗涤处理：将步骤4)的浆液进行过滤洗涤、烘干、粉碎分级，即可得到产品。

在一些实例中，所述的步骤1)中的稳定剂为G-18保湿剂和/或E-1306乳化剂，加入量为以天然胶乳的干基计算的0.1～0.3％。

在一些实例中，所述的步骤1)中的天然胶乳干基与过氧乙酸的摩尔比为1：0.65～0.85。

在一些实例中，所述的步骤2)中的所述的氧化剂选自过硫酸铵、过氧化氢和过硫酸钾中的至少一种或多种组合。

在一些实例中，所述的步骤3)中的自由基引发剂选自过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯中的至少一种或多种组合。