[发明专利]一种基于核壳结构的可降解有机-无机阻燃复合材料

说明书

本发明属于可降解塑料技术领域，公开了一种基于核壳结构的可降解有机‑无机阻燃复合材料。将可降解聚合物基材溶解于溶剂中，然后加入无机阻燃粒子和氨水搅拌混合均匀，得到混合液；将所得混合液加热至50～70℃，搅拌条件下滴加硅酸酯化合物进行缩合反应，真空干燥去除溶剂，得到以无机阻燃粒子为核、SiO₂‑可降解聚合物互穿网络为壳的可降解有机‑无机阻燃复合材料。本发明所得有机‑无机阻燃复合材料应用于阻燃可降解塑料功能母粒或阻燃可降解塑料具有良好的分散稳定性，并对可降解塑料基材具有明显的补强作用，在具有稳定阻燃效果的同时，可显著提高可降解塑料的力学性能，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于可降解塑料技术领域，具体涉及一种基于核壳结构的可降解有机-无机阻燃复合材料。

背景技术

生物降解塑料又称生物分解塑料，是指在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳(CO₂)或/和甲烷(CH₄)、水(H₂O)及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。

生物降解塑料主要的目标市场是包装薄膜、农用薄膜、特种纤维材料、塑料袋、塑料餐具等。相比传统塑料材料，新型降解材料成本稍高。但是随着环保意识的增强，人们愿意为保护环境而使用价格稍高的新型降解材料，环保意识的增强给生物降解新材料行业带来了巨大的发展机遇。

然而，现有生物降解塑料的使用性能仍然存在较明显的劣势，如在力学性能方面难以达到传统塑料制品的使用性能。特别是在引入其他功能助剂如无机阻燃剂的情况下，会造成力学性能的大幅度降低，严重时甚至会发生助剂的析出。阻燃剂粉体的粒径过大会在基材中分散不理想，添加量高时会恶化材料的使用性能。为了阻燃剂粉体在基材中的分散性，必须使其粒径较小及粒径分布较窄。故阻燃剂细微化，甚至纳米化，既可增大阻燃剂与材料的接触面以提高相容性，还可降低阻燃剂的用量。然而国内商业化的阻燃剂粉体往往难以达到超细化或纳米化的要求。

专利CN104910438A公开了一种可降解阻燃的塑料薄膜，所述塑料薄膜的质量份组成如下：聚乳酸树脂10-18份、热塑性淀粉40-60份、聚乙烯蜡8-16份、聚乙烯醇6-12份、多元醇10-15份、引发剂0.2-0.8份、抗菌剂0.2-0.5份、阻燃剂2-6份、纳米抗氧剂0.2-0.8份、增韧剂1.2-2.4份。述阻燃剂选用十溴二苯乙烷、磷酸一铵、聚磷酸铵中的一种或几种。专利CN106496645A公开了一种注塑用阻燃可降解淀粉基复合材料，包括以下重量份的原料：热塑性淀粉60～70份、聚羟基丁酸酯40～60份、甘油25～40份、滑石粉20～40份、交联剂5～15份、相容剂5～10份、纳米氢氧化镁10～20份、其它助剂1～2份。专利CN112940424A公开了一种阻燃可降解塑料，分包括：改性聚乙烯醇45-70份、淀粉30-60份、丙三醇3-8份、羟丙基纤维素10-23份、改性SiO₂纳米粒子17-34份、抗氧剂0.3-0.8份；所述改性聚乙烯醇为阻燃剂改性聚乙烯醇，所述阻燃剂为2-羟基-5,5-二甲基-2,2-氧代-1,3,2-二氧磷杂碱乙醇胺盐(PNOEA)。该发明的有益效果在于，(1)采用新型阻燃剂对聚乙烯醇进行改性，制备的改性聚乙烯醇树脂阻燃效果更优、力学性能更好；(2)采用改性后的SiO₂纳米粒子作为填料，提高了其分散性能，制备出的可降解塑料的力学性能更好。上述专利技术虽然能在一定程度上解决可降解塑料力学性能降低的问题，但均需采用特定成分或纳米化的阻燃剂，商业化程度不高，产业化应用受到限制。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种基于核壳结构的可降解有机-无机阻燃复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的基于核壳结构的可降解有机-无机阻燃复合材料。