[发明专利]一种具有优异力学性能的全生物降解复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有优异力学性能的全生物降解复合材料及其制备方法，属于生物降解复合材料技术领域。该复合材料由以下重量百分数的组分制备得到：15%～75%聚己二酸丁二醇酯‑聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物（PBAT），10%～60%淀粉，5%～25%甘油，0%～5%纳米二氧化硅，0%～20%增容剂。本发明的全生物降解复合材料安全无毒、力学性能优异且能全部生物降解。该制备方法简单，易于控制和实施，可操作性强，生产成本低廉，能够应用于各种领域。

技术领域

本发明属于生物降解复合材料技术领域，特别涉及一种具有优异力学性能的全生物降解复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，越来越严重的污染威胁到人们的生存环境，生物基和生物可降解等环保材料受到了广泛关注和重视。其中，己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯共聚物（PBAT）因其较好的热性能和生物降解性能而备受研究人员青睐，其兼具BA和BT链段的特性：脂肪族链段使其保持良好的柔韧性和断裂伸长率；刚性的苯环结构则可以维持材料一定的强度、热稳定性和冲击性能。然而，目前PBAT价格较高，限制了其大规模市场应用。因此，将聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯与价格低廉的天然高分子共混复合，能够显著降低制品的成本。其中，淀粉是一种来源丰富且可再生的生物降解高分子材料，且热塑性淀粉具有较好的强度。虽然，PBAT与淀粉共混已有相关报道，但是其性能仍然较差。

现有的技术中，申请号为201610813912.X的中国专利申请“一种改性蔗渣增强PBAT/淀粉完全生物降解复合材料及其制备方法和应用”公开了一种采用改性蔗渣增强PBAT/淀粉复合材料的方法，相比于没用蔗渣增强的PBAT/淀粉复合材料，其拉伸强度有较大改善，但整体机械性能还不太理想。申请号为201110182095.X的中国专利申请“一种热塑性淀粉和生物降解聚酯/淀粉复合材料及其制备”公开了一种改性热塑性淀粉(TPS)以及含热塑性淀粉(TPS)的复合材料的制备方法，复合材料的加工性和和耐水解性有所改善，但工艺复杂、组分较多，不利于生产应用。申请号为201210556637.X的中国专利申请“一种可生物降解TPS/PBAT复合材料及其制备方法”和申请号为201210553133.2的中国专利申请“可塑性淀粉改性PBAT生物全降解材料的制备方法” 公开了两种利用热塑性淀粉对PBAT进行填充和共混改性的制备方法，极大的降低了原材料的成本，但复合材料组分间的相容性及力学性能有待提高。Fourati Y, Tarrés Q, Mutjé P等报道了相容剂对PBAT/热塑性淀粉复合材料性能的影响【PBAT/thermoplastic starch blends: Effect ofcompatibilizers on the rheological, mechanical and morphological properties.Carbohydrate Polymers 199, 51～57（2018）】，相容剂的种类和含量对复合材料性能影响很大，但复合材料的整体机械性能有待进一步改善。

中国是种植大国，淀粉类作物产量巨大，利用淀粉填充改性可生物降解复合材料是一条提高其附加值、降低成本和减少环境污染的有效途径。但是，本领域缺乏一种力学性能优异、制备工艺简单的PBAT/热塑性淀粉复合材料。因此，迫切需要进一步改善复合材料组分间的相容性从而提高其力学性能，且在提升复合材料力学性能的同时，降低原材料成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有优异力学性能的全生物降解复合材料。

本发明另一目的在于提供一种具有优异力学性能的全生物降解复合材料的制备方法。

本发明的目的通过下述方案实现。一种具有优异力学性能的全生物降解复合材料，该复合材料包括以下重量百分数的组分：15 %～75 % 聚己二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物（PBAT），10 %～60 %淀粉，5%～25 %甘油，0 %～5 % 纳米二氧化硅，0 %～20 % 增容剂。