[发明专利]含脂肪族聚碳酸酯的生物降解材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物降解材料领域，特别涉及含脂肪族聚碳酸酯的生物降解材料及其制备方法，以及该生物降解材料在制备生物降解薄膜中的应用。

背景技术

为了解决塑料制品造成的“白色污染”问题，使用环境友好的可完全生物降解的聚合物替代传统的石油基塑料，已成为当前研究开发的热点。

脂肪族聚碳酸酯是一类可完全生物降解的、表面可溶蚀的新型材料，具有良好的机械加工性能，通过改变主链的化学结构和引入侧链功能基团、共聚和共混等方法对其性能进行改善，可使脂肪族聚碳酸酯具有广泛的物理、化学和生物性能，在一次性包装材料、医用材料、地膜等方面可以获得良好应用。

脂肪族聚碳酸酯目前研究较多的聚碳酸亚丙酯是通过二氧化碳/环氧化物调节共聚法制备得到的，但由于受到环氧化物特定结构的限制（大多限于环氧丙烷）所制备的聚碳酸亚丙酯为无定型态，而且玻璃化转变温度和热分解温度较低，从而严重影响了该类聚碳酸酯的加工性能、热稳定性能和力学性能。中国专利CN 101402789、CN 101857718公开了用聚碳酸亚丙酯和聚丁二酸丁二酯、聚己二酸/丁二酸丁二醇共聚酯等共混吹塑制备生物降解薄膜的方法，但该法制得的薄膜撕裂强度不高，拉伸强度较低，加工温度较低，薄膜的透明性不高。中国专利CN 101348606公开了用聚碳酸亚丙酯和聚乳酸共混后，再用大量溶剂溶解，待室温挥发铺膜制备生物降解薄膜的方法，该方法一是消耗大量溶剂，污染环境，二是制备的薄膜性能不高，更主要是该方法无法实现大规模的实际生产应用。

中国专利CN 101643542是采用小分子的碳酸酯通过酯交换法合成出了高分子量的脂肪族聚碳酸酯，而且通过调整二元醇的种类可以合成多种主链结构的聚碳酸酯，如：聚碳酸丁二酯（PBC）、聚碳酸戊二酯（PPMC）、聚碳酸己二酯（PHC）等，从而实现了聚合物的结构性能可调。制备得到的这类脂肪族聚碳酸酯具有分子量高、结构可控、可以结晶，具备良好的透明和高阻隔性能，而且材料的加工性能和热稳定性能有了显著的提高。目前该材料做薄膜使用时，它的玻璃化转变温度和熔体强度相对于聚烯烃和其它一些生物降解类聚酯材料如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等仍然较低，单独用还不能够满足工业加工及生活应用的要求。

通常以聚乳酸为基体和其它类脂肪族聚酯共混制备的生物降解材料由于韧性较低（CN 100999587），耐冲击性能和聚烯烃材料相差很大，也难于得到推广使用。

中国专利CN 102153838中公开了一种可生物降解聚碳酸丁二酯和聚乳酸、聚羟基脂肪酸等的复合材料及其制备方法，同时也公开了该复合材料在吹塑成膜方面的应用。因为聚碳酸丁二酯是一种直链结构的聚合物，同时它的玻璃化温度和熔体强度还较低，在形成复合材料使用时还存在熔体强度不高，相容性不够好，在吹膜或发泡加工过程不很稳定的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题，从而提供一种熔体强度高，力学性能优异，热稳定性好的含脂肪族聚碳酸酯的生物降解材料。

本发明的再一目的是提供一种含脂肪族聚碳酸酯的生物降解材料的制备方法。

本发明的还一目的是提供含脂肪族聚碳酸酯的生物降解材料在制备生物降解薄膜中的应用。

本发明的含脂肪族聚碳酸酯的生物降解材料是由以下原料经熔融共混得到的，以脂肪族聚碳酸酯的重量份为基准：

脂肪族聚碳酸酯：20-90重量份；脂肪族聚酯：10-80重量份；有机过氧化物：0.01-1重量份；交联剂：0.05-1重量份；相容剂：3-15重量份；增塑剂：0.3-5重量份；热稳定剂：0.1-5重量份；助剂；0.1-1重量份。

所述的脂肪族聚碳酸酯的数均分子量为40000～150000；选自聚碳酸丁二酯（PBC）、聚碳酸戊二酯（PPMC）、聚碳酸己二酯（PHC）中的一种或几种。由于脂肪族聚碳酸酯的存在，极大的改善了该生物降解材料的加工性能和韧性，提高了该生物降解材料的撕裂强度和透明性。

所述的脂肪族聚酯选自聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）中的一种或几种。由于脂肪族聚酯的存在，使该生物降解材料的强度较好，成本较便宜。