[发明专利]可生物降解PHBH基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及可生物降解PHBH基复合材料及其制备方法。组成为：改性PHBH100份、PBAT10~25份、PMSt‑GMA 3~8份、热塑性田菁胶10~25份、1,3:2,4‑二(对甲基苄叉)山梨醇1份、增塑剂2~15份、润滑剂0.2~0.5份。其制备过程：在辛酸亚锡的催化下，采用封端剂马来酸酐对PHBH进行改性。以季戊四醇为增塑剂制备热塑性田菁胶。将以上各组分预混合后，加入双螺杆挤出造粒机中熔融混炼、挤出并造粒。本发明所公开的；复合材料中三种主要成分均属于；环保的可完全生物降解高分子材料。该复合材料具有低成本、良好的力学性能、热稳定性能和降解性能，适合制作一次性餐具、包装材料、板材等塑料制品。

技术领域

本发明涉及环境友好高分子材料技术领域，具体是一种可生物降解PHBH基复合材料及其制备方法。

背景技术

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，具有无毒、较高的气体阻隔性、优良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。但它力学性能不佳、热稳定性低、加工窗口较窄，单独使用时热成型加工比较困难，慢的结晶速度延长了其加工成型周期。可以通过对PHBH进行封端改性来提高其热稳定性。与同为可生物降解的聚合物聚己二酸丁二醇-co-聚对苯二甲酸丁二醇酯共混，实现各自特性上的优势互补。

PBAT(全称是：聚己二酸丁二醇-co-聚对苯二甲酸丁二醇酯)是一种完全可生物降解的芳香族聚酯，是己二酸丁二酯(PBA)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的共聚物，结构包含柔性的脂肪链和刚性的芳香链，因此PBAT既具备PBA链段的延展性和柔顺性，又有PBT链段的耐热性和耐冲击性。由于其优异的成膜性和高的熔体强度，PBAT可用于制备薄膜类制品。中国专利CN 104559087B和CN 103087484B分别发明了一种高阻隔的全生物降解地膜和一种降解速率可控的生物分解复合薄膜材料，所涉及的主要原料有PBAT、PPC、PBS、PLA、PHBH等，其中柔韧性的PBAT、PPC和PBS在配方中占比较大，所制备的薄膜具有极高的断裂伸长率，横向断裂伸长率最高可达764％。然而，PPC的拉链式降解以及未改性的PHBH均降低了薄膜的热稳定性，同时大量芳香族PBT链段的存在，导致其降解速率相对较慢，土埋30天的降解率仅为23～73％。

SG(全称是：田菁胶)是从豆科植物田菁的种子胚乳中提取的一种天然多糖高分子化合物，它的主要成分是D-半乳糖和D-甘露糖。田菁在我国江浙、河南等地大面积种植，来源丰富，无毒，价格低廉。SG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SG分子间以氢键相互缔合，塑性较差。使用季戊四醇对SG进行熔融塑化可以制备热塑性SG。

发明内容

针对现有PHBH和PBAT存在的力学性能不佳、热稳定性低、价格高、降解缓慢等缺陷，本发明提供一种环保、价廉、具有良好的力学性能、热稳定性和生物降解性的PHBH/PBAT/SG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：

一种可生物降解PHBH基复合材料，该复合材料的组分为：改性聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)100份、聚己二酸丁二醇-co-聚对苯二甲酸丁二醇酯10～25份、聚(α-甲基苯乙烯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)3～8份、热塑性田菁胶10～25份、1，3：2，4-二(对甲基苄叉)山梨醇1份、增塑剂2～15份、润滑剂0.2～0.5份。

本发明与现有技术相比，主要组分均属于可生物降解高分子，并且无毒环保，能够在微生物作用下完全降解为二氧化碳和水，对环境不会造成污染。所得PHBH/PBAT/SG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、板材等塑料制品。

本发明的优选方案是：