[发明专利]一种高回弹柔韧的生物降解树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高回弹柔韧的生物降解树脂及其制备方法和在消费电子领域中的应用。以质量百分比计，该生物降解树脂原料组成包括：高结晶或高玻璃化转变温度的可生物降解链段20％～35％，非晶态或低玻璃化转变温度的可生物降解链段30％～50％，聚醚改性有机硅多元醇5％～15％，脂肪族二异氰酸酯2％～6％，邵氏硬度55A～70A的羟基封端的TPU 15％～28％。制备方法：高结晶或高玻璃化转变温度的可生物降解链段、非晶态或低玻璃化转变温度的可生物降解链段、聚醚改性有机硅多元醇120～140℃混匀后与脂肪族二异氰酸酯、羟基封端的TPU微粉各自分别浇注至双螺杆挤出机，经双螺杆反应挤出得到高回弹柔韧的生物降解树脂。

技术领域

本发明涉及生物降解材料领域，具体涉及一种高回弹柔韧的生物降解树脂及其制备方法和应用。

背景技术

生物降解材料，亦称为“绿色生态材料”，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(如微生物死体等)的塑料。

可降解材料经历了半个多世纪的发展，近20年研发热点集中在生物降解材料。有资讯统计显示，截至2021年中，全球生物降解材料产能合计约108万吨/年(不含淀粉基塑料)，装置平均规模2.5万吨/年，聚乳酸(PLA)与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)系列产品产能合计占比87％。

生物降解材料如PLA、PBS、PBAT、PHA(聚羟基脂肪酸酯)等虽可广泛应用于薄膜塑料袋、餐具等领域(如公开号为CN 113354875 A、CN 111423706 A的专利技术等)，但在消费电子领域几乎没有应用，主要为其存在高硬度、高模量、韧性差、弹性和手感差等问题。

目前消费电子领域一般仍使用硅胶或TPU(热塑性聚氨酯弹性体)材料，但硅胶和TPU的生物降解性能较差，目前未有相关研究确认硅胶和TPU可以归属于生物降解材料，或者是生物降解速率过慢，不能在堆肥周期内完成生物分解率大于60％或相对分解率大于90％。

而随着消费电子领域的蓬勃发展，产品更迭换代更为频繁，消费者对手机护套、平板护套、腕带等的更换需求增高，因此会产生较多迭代或更新弃用的护套、腕带制品，对于当前环保要求下的塑料垃圾治理和碳减排方面均存在影响。

因此需要研发一种新的生物降解材料，其力学性能(硬度、模量、韧性等)适用于消费电子领域，既能满足使用周期的性能需求，又可以在废弃后经堆肥处理降解，符合碳减排目标，减少塑料污染。

发明内容

针对上述问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种高回弹柔韧的生物降解树脂，采用高结晶或高玻璃化转变温度的可生物降解链段作为硬段，非晶态或低玻璃化转变温度的可生物降解链段和聚醚改性有机硅组分为软段，通过脂肪族二异氰酸酯的增容扩链和低硬度热塑性聚氨酯弹性体粉末的原位聚合得到，具有高回弹、低硬度、低模量、高韧性、可生物降解等特点，可应用于手机护套、平板护套、表带、腕带等消费电子领域。

一种高回弹柔韧的生物降解树脂，以质量百分比计，原料组成包括：

所述高结晶或高玻璃化转变温度的可生物降解链段为羟基封端的PBS、PLA、PHA中的至少一种，分子量为2000～5000g/mol；

所述非晶态或低玻璃化转变温度的可生物降解链段为羟基封端的PPS(聚丁二酸丙二醇酯)、PPC(聚碳酸亚丙酯)、PEC(聚碳酸亚乙酯)、PBSA(聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯)，以及AA(己二酸)与EG(乙二醇)、BDO(1,4-丁二醇)、MPO(甲基丙二醇)、HDO(1,6-己二醇)、NPG(新戊二醇)中的两种以上混合共聚的聚酯多元醇中的至少一种，室温下为液态；