[发明专利]一种全生物降解材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物，具体地说，涉及一种全生物降解材料及其制备方法。

背景技术

塑料工业迅速发展，塑料已经广泛应用于国民经济的各个领域，用途十分广泛。然而，随之而来的是大量废弃塑料的产生（例如中国每年产生的废弃塑料约为500万吨），其中大多数废弃塑料为聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）材料，这些材料不能够自然分解，因此，由PP材料、PE材料、PS材料制成的一次性塑料包装材料、农用薄膜和一次性餐具等产品经使用后，其废弃物如果被随意丢弃，将会因其非降解性而堆积在土地上，从而造成严重的白色污染，而且这种白色污染将会随着使用量的增加和时间的积累而加剧。

随着人们环保意识的不断提高，可生物降解的环境友好材料受到越来越多的关注，近年来人们致力于研发能够替代塑料的可降解材料，以解决白色污染问题，并减缓石油的消耗。然而，目前真正意义的可降解材料如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等，价格非常昂贵，而且性能较传统塑料（如PP和PE）有一定差距，导致其在近几年内市场认可度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种全生物降解材料及其制备方法，这种全生物降解材料力学性能优异，可生物降解，且价格较低。采用的技术方案如下：

一种全生物降解材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

作为优选，上述相容剂占原料总重的5~20%。

上述淀粉为天然淀粉和改性淀粉中的一种或两者的组合。优选上述天然淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉和马铃薯淀粉中的一种或其中多种的组合。优选上述改性淀粉为马来酸酐接枝淀粉、磷酸酯双淀粉、乙酰化二淀粉磷酸酯、乙酰化双淀粉己二酸酯和羟丙基二淀粉磷酸酯中的一种或其中多种的组合。淀粉可以生物降解，其中天然淀粉是可以完全生物降解的天然高分子化合物。从全生物降解材料的成本和可降解性上考虑，选用天然淀粉不但成本较低，而且可降解性好；从全生物降解材料的力学性能上考虑，改性淀粉在保证复合材料一定的降解性能的同时，更有利于全生物降解材料力学性能的提高。

采用植物油作为增塑剂，对淀粉进行塑化，经塑化的淀粉性能稳定，植物油不易析出，有利于全生物降解材料力学性能特别是韧性的提高，并且经植物油塑化的淀粉耐高温，产品不易变黄。优选上述植物油为大豆油、花生油、椰子油、棕榈油、亚麻油、棉籽油、玉米油、葵花籽油、松子油、桐油和蓖麻油中的一种或其中多种的组合。进一步优选，上述植物油为大豆油，大豆油占原料总重的10%，这样不但能够制备出性能优异的全生物降解材料，而且可大大降低全生物降解材料的生产成本。

上述聚乳酸（简称PLA）具有优良的生物降解性，还具有良好的机械性能、抗拉强度及延展度。

上述己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物（简称PBAT）是既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，还具有优良的生物降解性。

上述聚乳酸、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯可以采用市售产品，选用市售的通用牌号即可。

由于淀粉与淀粉与PLA、PBAT在结构上存在明显差异，导致淀粉与PLA、PBAT之间相容性不佳，本发明通过相容剂改善淀粉与PLA、PBAT的相容性。优选上述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物（简称EVA）、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或两者的组合。进一步优选，上述相容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-醋酸乙烯共聚物能够非常好地改善淀粉与PLA、PBAT的相容性。

本发明还提供了上述全生物降解材料的一种制备方法，这种全生物降解材料的制备方法包括以下步骤：将淀粉、植物油、聚乳酸、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、相容剂混合均匀，得到混合物料；然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，形成物料熔体；物料熔体从双螺杆挤出机的模头挤出后进行拉条、切粒，得到物料颗粒；物料颗粒经干燥处理后，得到全生物降解材料。优选双螺杆挤出机的螺杆长径比为35～45:1；熔融共混的温度为130～180℃。上述拉条、切粒属现有常规的造粒技术手段。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：