[发明专利]聚丁二酸丁二醇酯基全生物降解材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种聚丁二酸丁二醇基全生物降解材料及其制备方法。

背景技术

塑料是现在世界上应用最广泛的材料，按体积计算已居世界首位，然而，庞大的难降解的塑料废弃物严重污染着环境。为了解决塑料的污染问题，科学家们提出了降解塑料的概念，并进行了相关产品的开发。

目前关于淀粉基降解塑料的报道较多，可是许多制品中还含有难以降解的聚烯烃组分，如中国发明专利CN1037107C阐述了一种生物降解塑料的制造方法，它由聚烯烃、变性淀粉、增塑剂及其它助剂共混制得，其中聚烯烃的质量分数为20～80％。

意大利Ferruxii公司生产的Mater-Bi生物降解薄膜，由70％的淀粉与30％的变性聚乙烯醇制备而来，具有完全的生物降解性能，价格较低，但是耐水性及力学性能一般，限制了其应用范围。

脂肪族聚酯也是目前发展较快的完全降解塑料之一，其中的聚丁二酸丁二醇酯具有较高的相对分子量、较高的使用温度以及良好的力学性能和耐水性。然而，相比通用塑料，聚丁二酸丁二醇酯的价格较贵，韧性一般，限制了其应用范围。

将淀粉与聚丁二酸丁二醇酯共混不但可以降低产品成本，同时又可赋予产品完全的生物降解性能。不过，未经塑化的淀粉分子间和分子内含有大量氢键，导致淀粉分子链活动能力差。如果将这种流动性差的、亲水性的淀粉与流动性好的、疏水性的聚丁二酸丁二醇酯直接共混，则容易导致材料两相不相容。

S.M.Lai等人(S.M.Lai，C.K.Huang，H.F.Shen.Preparation and Properties of Biodegradable Poly(butylenes succinate)/Starch Blends[J].Journal of Applied Polymer Science，2005，97，257-264.)将聚丁二酸丁二醇酯分别与经过塑化与未经过塑化的淀粉共混，研究发现经过塑化的淀粉由于流动性提高，相比未经塑化的淀粉，与聚丁二酸丁二醇酯的相容性较好，力学性能提高。

中国发明专利CN1834139A使用淀粉接枝马来酸酐共聚物来提高淀粉与脂肪族聚酯的相容性，但生产工艺较为复杂，另外，酸酐的刺激性与挥发性强容易造成空气污染，限制了其应用范围。

中国发明专利CN13115928C使用脂肪族聚酯，粘土和淀粉一步法制备了一种生物降解材料，工艺简单，组分相容性好，拉伸强度大，但是在制备过程中使用的增容剂环氧树脂以及异氰酸酯难以降解或者具有毒性，材料的韧性一般。

中国发明专利CN1850892A使用淀粉、脂肪族聚酯，表面接枝聚乳酸粉通过密炼法，制备了一种生物降解材料。脂肪族聚酯与淀粉在接枝物的作用下，相容性较好，但产品的断裂伸长率较低，韧性一般，且该法使用密炼机和压机作为加工成型设备，不利于工业化投产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚丁二酸丁二醇酯基全生物降解材料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

所述的聚丁二酸丁二醇酯基全降解塑料，由20重量份的热塑性磷酸酯淀粉母粒和80重量份的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)组成，所述热塑性磷酸酯淀粉母粒，包括如下重量百分比的组分：

磷酸酯淀粉                55.1～60.6％

甘油                      27.6～30.3％

水                        7.3～8.1％

超支化聚酯                    1～10％

优选的为：

磷酸酯淀粉                    58.2～60.6％

甘油                          29.1～30.3％

水                            7.7～8.1％

超支化聚酯                    1～5％。

所述聚丁二酸丁二醇酯的熔融指数为3～6g/10min；

所述磷酸酯淀粉使用玉米淀粉制成，采用上海申鹤工贸有限公司牌号为吉士牌的磷酸酯淀粉产品，使用前于真空烘箱中干燥至恒重。

所述超支化聚酯是一种树枝状的脂肪族聚酯，采用瑞典Perstorp公司牌号为H40的超支化聚酯，在理论上含有64个伯羟基，分子量为7316g/mol，结构如下：