[发明专利]聚乳酸基生物质复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及环境友好高分子材料技术领域，具体是环保聚乳酸基生物质复合材料及其制备方法。组分为：PLA 100份、改性PHBH 10~30份、热塑性魔芋葡甘聚糖5~20份、1,3:2,4‑二(对甲基苄叉)山梨醇1份、增塑剂1~15份、润滑剂0.1~0.5份。将PLA、改性PHBH、热塑性魔芋葡甘聚糖、1,3:2,4‑二(对甲基苄叉)山梨醇、增塑剂及润滑剂在高速混合机中搅拌8~15 min后投入到双螺杆挤出造粒机的料斗中，经熔融共混后挤出、造粒。与现有技术相比，改性后的PHBH具有较高的热稳定性，良好的柔韧性，能够改善PLA的脆性。再生KGM的引入，降低复合材料的加工成本，提高复合材料的生物降解性。

技术领域

本发明涉及环境友好高分子材料技术领域，具体是一种环保聚乳酸基生物质复合材料及其制备方法。

背景技术

PLA(全称是：聚乳酸)是利用玉米淀粉发酵制得乳酸再通过聚合反应得到的一种生物基聚合物，具有无毒、无刺激性、良好的生物相容性和可生物降解性，在微生物的作用下能够完全降解为水和二氧化碳，对环境不会造成任何危害。PLA的应用能够降低石油基高分子材料对环境的污染，减少对不可再生资源的依赖。然而，PLA是线性脂肪族聚酯，具有性脆，抗冲击性能较差、降解缓慢及成本较高等缺点，使其应用受到很大限制。

PHBH(全称是：聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯))是微生物在碳、氮营养失衡时作为能源和碳源贮存而合成的一类热塑性脂肪族聚酯，具有优良的生物降解性、较低的玻璃化转变温度和较好的柔韧性。将其与PLA共混可以实现各自力学性能上的优势互补。但PHBH热稳定性低，单独使用时热成型加工比较困难，可以利用马来酸酐对PHBH进行封端改性来提高其热稳定性。同时，改性后的PHBH可以与PLA发生熔融酯交换反应，生成的共聚物又可以起到原位增容的作用，从而改善PLA与PHBH间的界面相容性。中国专利CN102295831A公开了一种可完全生物降解硬质片材专用料，相容剂采用了PHBH接枝物，添加量仅占2～5％。因不是对基体聚合物PHBH的接枝，故仅添加少量的PHBH接枝物并不能有效地改善PLA与PHBH间的界面相容性，力学性能提高不多。

KGM(全称是：魔芋葡甘聚糖)是一种非离子型天然多糖高分子化合物，它的主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以β-1，4糖苷键连结而成，其来源丰富，具有无毒、良好的生物相容性和生物降解性。KGM的加入不仅可以降低复合材料的生成成本，而且能够为微生物代谢提供必需的营养源，一定程度上促进微生物的生长繁殖，进一步加快复合材料的降解。但KGM分子间以氢键相互缔合，分子链间不易滑移，塑性较差。使用增塑剂环氧大豆油对KGM进行熔融塑化可以制备热塑性KGM。

发明内容

针对现有PLA和PHBH存在的力学性能不佳、热稳定性低、价格高、降解缓慢等问题，本发明提供一种环保、价廉、具有良好的力学性能和生物降解性的PLA/PHBH/KGM生物质复合材料。

为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是：

一种环保聚乳酸基生物质复合材料，其特征在于，该复合材料的组分为：聚乳酸100份、改性聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)10～30份、热塑性魔芋葡甘聚糖5～20份、1，3：2，4-二(对甲基苄叉)山梨醇1份、增塑剂1～15份、润滑剂0.1～0.5份。

采用上述技术方案的本发明的复合材料，主要组分均来自于生物质资源，并且来源丰富、易得、无毒环保，能够在微生物作用下完全降解为二氧化碳和水。改性后的PHBH具有较高的热稳定性，其良好的柔韧性，能够改善PLA的脆性。廉价可再生KGM的引入，能够降低复合材料的加工成本，并提高复合材料的生物降解性。所得PLA/PHBH/KGM复合材料适合通过注塑、吹塑、模压等成型工艺制作一次性餐具、包装材料、片材等塑料制品。

本发明复合材料的的优选方案是：

聚乳酸的重均分子量为15万～35万。