[发明专利]一种生物基热塑性弹性体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种生物基热塑性弹性体材料及其制备方法。

背景技术

传统高分子材料的大量使用和废弃不仅引起石油资源的日益紧缺，而且还对生态环境造成严重破坏。聚羟基烷酸酯(PHA)包括3羟基丁酸酯均聚物(P3HB)、3羟基丁酸酯-3羟基戊酸酯共聚物(PHBV)、3羟基丁酸酯-4羟基丁酸酯共聚物(P3HB-4HB)和3羟基丁酸酯-3羟基己酸酯共聚物(PHBH)等，被认为是生物塑料家族中最有前途和竞争力的材料之一，其可以由微生物发酵直接生成，不依赖于石油，在堆肥条件下能够完全降解为CO₂和H₂O，不会对环境造成污染。P3HB结晶度高、球晶尺寸大导致其强度较高但韧性较差，断裂伸长率仅为2-5％。结果，P3HB目前主要用作硬质塑料或者医用材料。基于P3HB制备弹性体材料是目前工业界和学术界亟待解决的技术。

随着高分子改性技术的进步，聚羟基烷酸酯(PHA)的性能缺陷已有较大改善，例如随着PHA中共聚单体含量的增加，PHA韧性得到提高，但拉伸强度降低。例如PHBV(HV摩尔含量为40)的拉伸强度仅为9MPa，伸长率为12％(Eur.Polym.J.，2013，49，1523)。公开号为CN101747604A的中国发明专利公开了一种包含羟基烷酸酯共聚物和助剂的生物可降解弹性体材料，还可添加SEBS、TPV、TPE以及天然弹性体。由于该弹性体仅采用羟基烷酸酯共聚物，故强度较低。此外，该专利提供的制备方法采用密炼机塑化、塑化产物冷却再造粒等步骤，难以实现连续生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种生物基热塑性弹性体材料及其制备方法，以获得生物质含量高、可降解、球晶尺寸小、回弹性好、强度高、热塑性能优异的弹性体材料。

基于上述目的，本发明提供的生物基热塑性弹性体材料由以下原料按照各自重量份配比组成：3羟基丁酸酯均聚物10-60份，羟基烷酸酯共聚物10-60份，乙烯-醋酸乙烯酯无规共聚物为10-120份，功能性助剂0.01-3份。

可选地，所述羟基烷酸酯共聚物选自3羟基丁酸酯-3羟基戊酸酯共聚物、3羟基丁酸酯-4羟基丁酸酯共聚物、3羟基丁酸酯-3羟基己酸酯共聚物中的至少一种。

可选地，所述羟基烷酸酯共聚物中3羟基戊酸酯单体或4羟基丁酸酯单体或3羟基己酸酯单体的摩尔含量为5％-95％。

较佳地，所述羟基烷酸酯共聚物中3羟基戊酸酯单体或4羟基丁酸酯单体或3羟基己酸酯单体的摩尔含量为10％-50％。

可选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯无规共聚物中醋酸乙烯酯单体的重量含量为75％-99％。

较佳地，所述乙烯-醋酸乙烯酯无规共聚物中醋酸乙烯酯单体的重量含量为80％-90％。

可选地，所述功能性助剂为酰胺类有机成核剂和无机成核剂中的至少一种。

本发明还提供了一种制备所述生物基热塑性弹性体材料的方法，包括以下步骤：

先按照配比将3羟基丁酸酯均聚物、羟基烷酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、功能性助剂在室温下混合均匀，然后通过单螺杆或者双螺杆挤出机熔融共混挤出得到生物基热塑性弹性体材料。

可选地，所述熔融共混的温度为130℃-190℃。

较佳地，所述熔融共混的温度为150℃-170℃。

可选地，所述单螺杆或者双螺杆挤出机的转速为50-500转/分钟。

较佳地，所述单螺杆或者双螺杆挤出机的转速为100-300转/分钟。

从上面所述可以看出，本发明提供的生物基热塑性弹性体材料制备方法可以在现有高分子材料加工设备上实现，成本低、环境友好、容易实现工业化生产。根据本发明提供的制备方法所获得的生物基热塑性弹性体材料具有生物质含量高、可降解、球晶尺寸小、回弹性好、强度高、热塑性能优异等特点，可直接用于挤出成型、模压成型、注塑成型以及吸塑成型以制备各种热塑性弹性体制品。此外，微量的添加剂，例如抗氧剂、防粘剂、着色剂、热稳定剂等不会影响该生物基热塑性弹性体材料的基本性能。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1