[发明专利]聚乙烯醇基可降解塑料、其制备方法和应用、其回收方法

说明书

本发明公开了一种聚乙烯醇基可降解塑料、其制备方法和应用、其回收方法。所述制备方法包括如下步骤：PVA溶液在酸性条件和改性剂作用下进行化学接枝反应即可；所述改性剂的结构式中具有一个苯基、一个醛基和至少一个可与PVA形成氢键作用的基团，所述醛基、所述可与PVA形成氢键作用的基团分别取代所述苯基上不同碳原子上的氢；所述改性剂占PVA的重复结构单元(即‑Csubgt;2/subgt;Hsubgt;4/subgt;O‑)的摩尔百分比为15％～60％。本发明提供的聚乙烯醇基可降解塑料具有透明度高，力学强度高且不受环境湿度影响，非常容易降解，热稳定性好，生物相容性好，且具有可回收性、价格低、易规模化制备等优点。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇基可降解塑料、其制备方法和应用、其回收方法。

背景技术

塑料自问世以来，在给人类生活带来便利的同时，其造成的白色污染成为困扰全球环境的首要问题。如今，全球每年产生塑料垃圾2.75亿吨，预计到2050年这一数值将超过5亿吨。绝大多数塑料的回收成本高并且很难在短时间内降解，只有不到10％的塑料被回收循环使用，如此累积，越来越多的塑料垃圾给环境生态带来了极大压力。虽然人们已经发展了几类具有降解性能的塑料，但它们在实际应用中仍然存在很多问题。以常用的聚乳酸(PLA)降解塑料为例，PLA的降解需要经过水解反应之后再靠微生物分解，它的水解需满足最基本的两个条件：50％-60％的湿度和50-70摄氏度的温度。只有在此条件下，才能较快地实现降解。在自然环境中，如果不满足高温、湿度的条件，PLA的降解速度非常缓慢。自然环境中的光照、热等可使光降解塑料分解成小分子，但是在见不到光的情况下，例如被掩埋在土壤中，光降解塑料则无法降解。

水溶性聚乙烯醇(PVA)是唯一可被细菌作为碳源和能源利用的乙烯基聚合物，属于一种生物可降解高分子材料，具有很好的生物相容性。它可由非石油路线大规模生产，价格低廉，在食品、药品包装方面具有独特优势。尽管水溶性PVA薄膜有着出色的力学性能和可降解功能，但该类材料遇水即溶的特性大大限制了它的应用领域。目前，基于PVA的塑料的力学强度在潮湿的环境中大大降低，以致无法使用。

现有技术中，使用戊二醛、甲醛来将PVA进行化学交联，可有效的提高PVA的强度和耐水性，但是该方法制备得到的PVA材料耐水性仍然有待提高，另外其拉伸性大大降低，且很难在温和的自然条件下完全降解。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题在于克服现有技术中的PVA基塑料的力学强度在潮湿的环境中大大降低，以致无法使用；而现有的改性方法又使得降解性能变差的缺陷，而提供了一种聚乙烯醇基可降解塑料、其制备方法和应用、其回收方法。本发明提供的聚乙烯醇基可降解塑料具有透明度高，力学强度高且不受环境湿度影响，非常容易降解，热稳定性好，生物相容性好，且具有可回收性、价格低、易规模化制备等优点。

本发明提供了一种聚乙烯醇基可降解塑料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：PVA溶液在酸性条件和改性剂作用下进行化学接枝反应即可；所述改性剂的结构式中具有一个苯基、一个醛基和至少一个可与PVA形成氢键作用的基团，所述醛基、所述可与PVA形成氢键作用的基团分别取代所述苯基上不同碳原子上的氢；所述改性剂占PVA的重复结构单元(即-C₂H₄O-)的摩尔百分比为15％～60％。

本发明中，所述的改性剂的分子量优选106-300。

本发明中，所述的改性剂的结构式中，所述醛基、所述可与PVA形成氢键作用的基团在分别取代所述苯基上不同碳原子上的氢时，可采用任意一种取代方式，即邻位、间位或对位取代均可，优选采用间位或对位取代。