[发明专利]一种全生物降解大分子增容剂、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种全生物降解大分子增容剂的制备方法和应用。通过使用该大分子增容剂对无机填料进行修饰，可有效提升无机填料与聚合物材料的相容性。无机填料加入量超过40wt％时复合材料仍能有很好的力学性能，且大分子增容剂避免了传统小分子增容剂与基体作用弱的缺点。本发明合成的大分子增容剂充分利用了二氧化碳这类价格低廉且可再生的资源，可有效降低增容剂材料的制备成本，有助于推动生物降解高分子材料的规模化应用。

技术领域

本发明涉及生物降解高分子复合材料增容技术领域，尤其涉及一种全生物降解大分子增容剂的制备方法和应用。

背景技术

高分子材料合成技术的快速发展为人类提供了大量可用的新型材料，满足了人们日常生活和生产建设等各方面的需要。目前，高分子材料及其制品已经成为我们生产生活中必不可少的一部分。但是高分子材料在为我们带来极大的便利的同时，也带来了诸多的环境问题。传统的以聚烯烃等为代表的高分子材料多数难以降解，大量无序的使用造成了严重的白色污染，进而导致土壤污染、海洋污染，严重威胁人类和生物赖以生存的自然环境安全。特别是近年来随着快递业、外卖服务等行业的快速发展，一次性塑料包装材料消耗量快速增长，给我们的环境造成了巨大的压力，发展可降解的高分子材料及其制品已经成为社会的共识。

生物降解高分子材料是指在使用后可以被微生物分解，最终降解为水和二氧化碳的一类高分子材料。因此以其为原料制备的塑料制品在使用后，会在土壤中逐渐降解，不会造成大量的累积，可以避免其对土壤和周围环境的污染。根据来源不同，生物降解高分子材料又分为天然的降解型高分子材塑料，比如淀粉、纤维素、甲壳素等。另一类就是近年来快速发展的合成型生物降解高分子材料，包括PLA、PBAT、PPC和聚羟基烷酸酯(PHA)等。这两大类材料各有其优缺点，天然高分子材料来源于地可再生的地球资源，来源丰富、价格低廉，并且使用后可以快速降解，对环境压力小。但是这类材料的结构不明确，并且加工与力学性能较差，过快的降解速度也成为限制其使用的一个瓶颈。而合成型降解高分子材料，因为结构与分子量等参数可控，并且加工和力学等性能明显优于天然高分子材料。但问题是成本较高、部分产品降解速度较慢成为限制其大规模推广应用的关键问题。

碳酸钙是一种重要的无机化工产品，被广泛应用于橡胶、塑料、医药、化妆品、食品等工业中。碳酸钙作为聚合物材料的重要填料之一，因其表面有大量极性羟基，表面能高，吸附作用强，粒子间易团聚，其次碳酸钙表面亲水疏油，与PPC直接共混后易在内部形成聚集体，造成聚合物内部缺陷，热力学性能变差，为了提高碳酸钙在PPC中的填充性能，必须要采用有效的工艺及表面改性方法对碳酸钙表面进行改性。

针对上述问题，当前通过生物降解高分子和无机填料制备高性能低成本的全生物降解高分子复合材料是目前该行业的一个重要方向，该路线可以充分利用该类材料可降解的优势，以及无机填料在成本及材料性能增强上的优势，发展市场可以接受的降解型材料。但多数传统高分子材料改性用的增容剂无法直接应用于降解体系，因此，有必要开展专门应用于降解体系的增容改性研究。

发明内容

鉴于此，本发明旨在通过利用一种全生物降解大分子增容剂实现高性能低成本全生物降解复合高分子材料的制备。该发明可以明显改善聚合物和诸多无机填料间的相容性，改性后的材料具有良好的性能，并可大幅降低材料制备成本。

本发明的首要目的在于提供一种全生物降解大分子增容剂。

本发明的另一目的在于提供上述全生物降解大分子增容剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述全生物降解大分子增容剂的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：一种全生物降解大分子增容剂，由含有碳酸酯键与醚键结构链段作为亲水端主链与含有硅氧烷的链段作为疏水端侧链构成的二氧化碳基全生物降解高分子材料，结构如式(I)所示：