[发明专利]一种增强型全生物降解材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种增强型全生物降解材料及其制备方法。全生物降解材料的原料组分按重量计，包括：聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯61‑69.5重量份、聚乳酸27‑30重量份、碳纳米管0.5‑1重量份以及偶联剂2‑8重量份。本发明提供的全生物降解材料中，通过添加适量的碳纳米管，可使制备得到的全降解材料具有优异的机械力学性能；且该全生物降解材料成膜性好，由其制备得到的薄膜具备高拉伸强度和高伸长率；与普通全生物降解材料制成的薄膜相比，本发明提供的全生物降解材料制成的薄膜拉伸强度和伸长率均可提高50％以上。此外，本发明提供的全生物降解材料能快速降解为二氧化碳、水和腐殖质等，不会对环境造成任何污染。

技术领域

本发明涉及降解材料技术领域，具体涉及一种增强型全生物降解材料及其制备方法。

背景技术

塑料作为一种价廉物美的材料，广泛应用于包装材料和一次性用品中。但长期大量使用塑料制品严重污染环境，且造成了严峻的白色污染。众所周知，白色污染引起的生态灾难已经成为二十一世纪困扰人类生存与发展的重大难题之一。

为了减少白色污染、保护生态环境，对于可降解材料的研究、开发和使用显得尤为重要。目前，常用的可生物降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乙烯醇、聚-3-羟基丁酸酯、聚羟基烷酸酯以及脂肪族芳香族共聚物等。然而，该类可生物降解虽然具有良好的物理力学等性能，但与同样厚度的普通聚乙烯材料制成的薄膜相比，其拉伸强度和伸长率偏小；为了满足不同的实际需要，人们普遍采用增加可降解材料厚度的办法来提高其机械力学性能。基于此，研究一种新型的降解材料迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种增强型全生物降解材料及其制备方法。本发明提供的全生物降解材料中，通过添加适量的碳纳米管，可使制备得到的全降解材料具有优异的机械力学性能；且该全生物降解材料成膜性好，由其制备得到的薄膜具备高拉伸强度和高伸长率。本发明提供的全生物降解材料和普通全生物降解材料制成的薄膜相比，拉伸强度和伸长率可提高50％以上。此外，本发明提供的全生物降解材料能快速降解为二氧化碳、水和腐殖质等，不会对环境造成任何污染。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种全生物降解材料，原料组分按重量计，包括：聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯61-69.5重量份、聚乳酸27-30重量份、碳纳米管0.5-1重量份以及偶联剂2-8重量份。具体地，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT,牌号为Ecoflex FBX7011)，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，结晶温度约为110℃，熔点约为130℃，密度为1.18g/ml-1.3g/ml，熔体体积速率为2-4mL/10min。此外，本发明所用的聚乳酸(具体可选用6201D、4032D和3251D中的一种或多种)熔体体积速率为15-30mL/10min(根据ISO 1133，190℃和2.16kg时的MVR)，玻璃化转变温度(Tg)为55℃-60℃。

在本发明的进一步实施方式中，偶联剂包括硅烷偶联剂1-5份和钛酸酯偶联剂1-3份。

在本发明的进一步实施方式中，硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷，钛酸酯偶联剂包括异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。

在本发明的进一步实施方式中，碳纳米管为羟基化碳纳米管，且羟基化碳纳米管的直径30nm-50nm。具体地，羟基化碳纳米管外径为30nm-50nm，长度为0.5-2μm，羟基含量为0.5-2wt％。

第二方面，本发明提供一种全生物降解材料的制备方法，包括以下步骤：S101：将聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸进行真空干燥；S102：将碳纳米管、偶联剂与干燥后的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸混合均匀后造粒，之后用双螺杆挤出机造粒，得到全生物降解材料。具体地，S101中，将聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸在真空度为0.08MPa-0.06MPa，温度为55℃-65℃的条件下干燥100min-300min。