[发明专利]生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料，以质量百分含量计，其原料包括聚乳酸20‑45%、除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸50‑70%、第一共聚型聚合物0.5‑10%、与第一共聚型聚合物不同的第二共聚型聚合物0.1‑1%；第一共聚型聚合物的单体包括具有与聚乳酸的端基和/或除聚乳酸之外的其它聚羟基羧酸的端基反应的官能团的第一单体和含有双键的第二单体；第二共聚型聚合物为丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物；制备：按配方称取原料，对称取的聚羟基羧酸进行干燥，将干燥的聚羟基羧酸与剩余原料混合，挤出即可；及其在生产热饮杯盖中的应用；本发明实现高温下力学等各方面性能较好的效果，可生物降解，结晶及成型快。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种生物基可降解的聚羟基羧酸合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

全球石油资源供给日趋紧张，以石油为主要原料的合成塑料所引起的环境问题日益突出的情况下，低碳产业作为保护环境气候和促进经济发展的又一主要途径，低碳产业越来越受到发达国家和主要的发展中国家的重视，低碳经济正成为世界潮流。在低碳经济的引导下，世界范围内兴起了研究和应用生物降解塑料的热潮，生物降解塑料的开发与应用，必将在治理废弃塑料(白色污染)引起的环境气候问题、促进社会经济发展中发挥重要角色，例如，传统的塑料杯盖具有不可降解性，是“白色污染”的重要来源之一。

利用生物资源通过生物工业技术生产的生物降解高分子材料代替以石油为原料通过化学合成的传统高分子材料，每年可实现减少数亿吨的二氧化碳净排放。目前，生物降解塑料是全球新材料的热点之一，存在巨大的增长潜力，据Occams Research发布的研究报告，目前全球生物基化学品和高分子材料产量在5000万吨左右，预计到2021年产值可达到100～150亿美元。促进生物降解塑料产业发展的决定因素正在形成，如国家政策支持、客户需求旺盛(例如杯盖的需求，根据美国克利夫兰市场行情调研公司Freedonia集团报道，杯盖需求以4.7％的年增长率上涨，目前市值估计可达数十亿美元)、石油价格不断上涨等，特别是低碳经济的兴起为生物降解塑料的发展带来了更广阔的市场，提供了更为美好的发展蓝图。

发达国家和部分发展中国家相继立法支持生物降解塑料在人类生活和生产中的应用，如美国的优先采购生物基产品计划、日本的生物基材料2020计划、澳大利亚的可持续包装计划等。可以预见，随着各国立法的发展，生物降解塑料将率先在新型包装材料领域得到普及。

生物降解材料可分为全生物降解材料和破坏性生物降解材料。从严格意义上讲，破坏性生物降解材料不属于生物降解塑料范畴，如聚烯烃/淀粉复合材料、木塑复合材料、不可降解塑料/降解塑料复合物等。就以淀粉、木屑为原料的复合材料而言，尽管其中的淀粉、木屑等来自于可再生的天然资源，但当淀粉、木屑等降解后，残留在土壤中的聚烯烃甚至比纯塑料制品的残留物更难处理，也不可能再进行回收利用，焚烧是处理破坏性生物降解塑料的最好方式，而全生物降解塑料的后处理则不存在破坏性生物降解塑料的问题。

全生物降解塑料的初级原料来源有两种途径：天然资源和石油/天然气。其中，聚羟基羧酸(聚羟基脂肪酸酯，PHA)是一种在自然界中作为一些微生物碳源存在的聚合物材料，是一种以玉米淀粉为原料合成的聚酯类高分子材料，在环境恶劣的时候PHA可以作为微生物的碳源，在自然环境中也可以通过微生物产生的酶作用最终降解为水和二氧化碳，同时在整个PHA合成、应用和降解周期里，二氧化碳的消耗量大于排放量，其是一种性能较为优良且环境友好的高分子材料，如源自可再生资源的可降解高分子材料、具有良好的生物相容性和气体阻隔性能，因此具有广阔的市场前景，但是，PHA由于还存在结晶速度慢、后结晶现象严重、制品脆性大、加工流变性能差、热分解温度低、不易加工、高温环境下性能下降严重等缺点，使其在实际的应用过程中受到了极大的限制，因此，本领域的技术人员亟待寻求一种能够满足生物及可降解的同时还能满足成型后各方面性能例如韧性、加工性能、制品尺寸稳定性、高温下应用性能等性能优异的材料。

发明内容