[发明专利]一种可降解核壳粒子增韧聚合物复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解核壳粒子增韧聚合物复合材料及制备方法。所述复合材料是由包括以下组分的原料共混而得：可降解聚合物100重量份；核壳粒子1～100重量份；所述可降解聚合物为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚‑β‑羟丁酸、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉、纤维素、壳聚糖、木质素中的至少一种。本发明真正意义上保证了可降解聚合物的力学性能与降解性能的均衡与调控，可以在传统简单的合成设备上实现混合，环境友好、容易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种可降解核壳粒子增韧聚合物复合材料及制备方法。

背景技术

传统塑料的大量使用与废弃所造成的白色污染，特别是海洋塑料垃圾，已成为全社会关注的问题，如何解决白色污染问题是一个值得研究的重大课题。大力发展生物降解塑料逐步替代传统塑料是解决白色污染的有效途径之一。可降解聚合物增韧一直是高分子材料领域重要研究课题之一。增韧剂由单纯的橡胶或弹性体、有机或无机刚性粒子逐步发展到现在的核壳粒子，但其安全性逐步受到重视，例如使用PCL增韧PLA，由于目前用于合成PCL的催化剂多为强酸或强碱或金属类催化剂，其残留对聚合产物的应用有不良影响。因此开发新型增韧物质具有极其重要的意义。聚合物核壳粒子包括硬壳-软核和硬核-软壳两种，集软硬两相于一体，其粒径尺寸不因加工条件而改变，并通过改变壳层的化学结构获得与基体较好的相容性，作为一种更理想的增韧剂被广泛应用于聚合物改性。

采用硬核-软壳粒子，通过改变壳层尺寸可实现韧性和刚性同时提高，更好地解决了增韧聚合物的刚韧平衡问题。硬核-软壳粒子对增韧聚合物实现刚韧平衡更具吸引力。然而，目前使用的聚合物核壳粒子都不能降解，与可降解聚合物共混后影响了其生物降解性能。专利ZL 201510364028.8与ZL 201510362426.6将双键引入淀粉颗粒，经无皂乳液聚合制备硬核(淀粉)-软壳(聚丙烯酸乙酯)粒子，使用其增韧聚乳酸实现了良好的刚韧平衡，然而核壳粒子中的淀粉内核可以降解，但是聚丙烯酸乙酯壳层仍不能降解，因此，仍未能彻底解决聚合物核壳粒子全降解的难题。因此，发展全降解聚合物核壳粒子增韧可降解聚合物在包装材料等领域中至关重要。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种可降解核壳粒子增韧聚合物复合材料及制备方法。本发明的核壳粒子采用生物基单体制备，完全可降解，核壳结构可控，与可降解聚合物共混后可制备一种可完全降解的增韧聚合物复合材料。

本发明的目的之一是提供一种可降解核壳粒子增韧聚合物复合材料。

所述复合材料是由包括以下组分的原料共混而得：

各组分按重量份数计，

可降解聚合物 100重量份；

核壳粒子 1～100重量份；优选5～80重量份。

所述可降解聚合物为聚乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚-β-羟丁酸、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉、纤维素、壳聚糖、木质素中的至少一种；

所述核壳粒子包括：硬核部和软壳层；

所述硬核部为改性淀粉，软壳层由生物基单体共聚形成；

所述改性淀粉为含有碳碳双键的改性淀粉，

结构通式为：

其中St为淀粉分子，R₁基团为羰基、硅氧键、氨酯键、醚键、酯键的一种，R₂基团为氢原子或烷基；

所述改性淀粉的取代度为0.01～2.5；优选为0.5～2.5。