[发明专利]一种高阻隔生物可降解材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高阻隔生物可降解材料，由以下质量份数的原料组成：聚呋喃二甲酸/二甘醇酸丁二醇酯PBDF 55～90份；聚乙醇酸PGA 10～45份；相容剂0.3～1.5份；环氧植物油0.2～1份；开口剂0.1～2份；抗氧剂0.1～1份。本发明通过在具有高气体阻隔性能的生物可降解聚酯PBDF中添加一定比例的PGA，同时使用相容剂和环氧植物油对共混物进行增容、增塑，制备得到兼具优异的气体阻隔性能、良好的力学性能和良好的生物可降解性能的高阻隔生物可降解材料。该高阻隔生物可降解材料在吹塑成膜后，可以作为薄膜材料应用于食品包装膜或农用地膜，在包装或农业生产领域中应用前景广泛。

技术领域

本发明属于生物可降解材料技术领域，具体涉及一种高阻隔生物可降解材料及其制备方法和应用。

背景技术

塑料薄膜具有质轻透明、防潮抗氧、气密性好和韧性良好等众多优点，被广泛用于医疗药品、食品包装和农用地膜等领域。塑料薄膜产品的使用给人们的生活带来了极大的便利，但传统的塑料薄膜主要由聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等树脂制成，用完后被废弃散落在土壤和水体中，在短时间内无法降解，从而对生态环境造成严重破坏，甚至危及到人类和动物的生存。

为了解决塑料薄膜带来的环境污染问题，研发人员尝试以聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)等树脂为主要原料制备了多种生物可降解材料，以用于代替不可降解的传统塑料薄膜。然而，PBAT、PBS、PCL和PLA等树脂的气体阻隔性(氧气、水蒸气)较差，限制了相应的生物可降解薄膜在有阻氧要求的食品包装和有保熵要求的农用地膜中的应用。因此，当前研究迫切需要开发具有优异气体阻隔性的生物可降解材料，用于制备高阻隔的生物可降解薄膜，以满足市场需求。

公开号为CN112280257A的中国专利文献公开了一种旱地玉米用全生物降解地膜，包括：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯50～80份、聚乙醇酸5～10份、改性聚乙烯醇3～10份、淀粉接枝丙烯酸酰胺1～5份、无机填料10～20份、相容剂0.1～5份、抗氧剂0.1～5份、增塑剂0.1～5份、助剂0.1-5份。该发明通过在体系中引入耐热性高的聚乙醇酸，以及引入可以增加地膜的延伸性和生物降解性能的改性聚乙烯醇和淀粉接枝丙烯酸酰胺，增强地膜的机械特性和气体阻隔性能，提高地膜的保熵性。

公开号为CN112250899A的中国专利文献公开了一种高气体阻隔性生物可降解的取向复合薄膜，包括涂覆层和基础层，所述的涂覆层按质量份计由20～90份的涂覆层树脂、9.97～66份的第一二维材料、0.01～10份的交联剂、0.01～3份的催化剂与0.01～1份的第一稳定助剂组成；所述的基础层按质量份计由65～99.8份的生物可降解聚合物、0.01～30份的第二二维材料与0.01～5份的第二稳定助剂组成。该发明制得的取向复合薄膜兼顾生物降解性与气体阻隔性，但是原料组分较多，成本较高。

发明内容

针对现有生物可降解薄膜在气体阻隔性能方面无法满足食品包装和农业生产使用需求的问题，本发明提供了一种高阻隔生物可降解材料，该高阻隔生物可降解材料兼具优异的气体阻隔性能、良好的力学性能和良好的生物可降解性能，有望用于制备食品包装膜或农用地膜。

具体采用的技术方案如下：

本发明提供了一种高阻隔生物可降解材料，由以下质量份数的原料组成：

所述的聚呋喃二甲酸/二甘醇酸丁二醇酯为生物可降解的无规共聚酯，包括式(Ⅰ)所示结构的第一重复单元和式(Ⅱ)所示结构的第二重复单元：

优选的，当式(Ⅰ)所示结构的第一重复单元和式(Ⅱ)所示结构的第二重复单元的摩尔比为1:1时，所述的聚呋喃二甲酸/二甘醇酸丁二醇酯降解性能好，机械性能优异，适于高阻隔生物可降解材料的制备。