[发明专利]一种可降解塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可降解塑料及其制备方法，该方法采用尿素、叔丁基醚将聚乙烯醇接枝得到两种聚合物，这两种聚合物对聚乙烯醇的大量羟基形成封闭并连接疏水基团叔丁基，具有良好的生物降解性，而且耐水性和机械强度良好。

技术领域

本发明涉及塑料领域，具体涉及一种可降解塑料及其制备方法。

背景技术

塑料因具有强度高，质量轻，耐腐蚀，耐热绝缘性好等优点广泛应用于生产生活等各个领域。但塑料难降解，在环境中不断累积，引起了一系列土壤、水体污染问题。

聚乙烯醇(PVA)是一种性能优异的绿色环保包装材料，具有良好的亲水性，成膜性，可降解性，生物相容性等特点，在石油化工，医药，生物降解等众多领域得到广泛应用。由于其侧基-H和-OH的体积较小，分子链成规整的平面锯齿型，具有高度结晶性。这使其熔融温度高于分解温度，加工难度大，目前报道和运用的主要办法是与其他热塑性树脂共混改性后使用，如淀粉，改性淀粉，壳聚糖，纤维素，甲壳素等在其他加工助剂的存在下，熔融共混后制备可生物降解的材料。但是上述材料还存在诸如对低湿条件敏感，易脆化等弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降解塑料及其制备方法，所制备的可降解塑料具有良好的可降解性，其力学性能，耐水性能和热稳定性均好于聚乙烯醇或经淀粉等改性的聚乙烯醇。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种可降解塑料，基本成分为聚乙烯醇接枝得到的式1和式2所示的聚合物：

式1：式2：n的取值为500～3000，n优选为2000～2600。

上述可降解塑料可以通过聚乙烯醇与尿素和叔丁基醚接枝得到，制备方法包括如下步骤：

步骤S1：在反应器内加入聚乙烯醇和水，在95℃下加热搅拌得透明液体。

步骤S2：将所述透明液体降温至80℃以下，加入尿素，碱性催化剂和叔丁基醚，然后在90～100℃进行反应，反应结束后降温，过滤出料得到可降解塑料水溶液。本步骤中，聚乙烯醇的两个羟基与一个尿素的两个氨基分别脱水形成式1所示的具有六元环单元的聚合物，或者尿素的一个氨基与聚乙烯醇的一个羟基脱水，尿素的另一个氨基与叔丁基醚反应得到式2所述的聚合物，在制备反应的条件下上述两种情况均存在，所以得到两种聚合物的混合体。

步骤S3：由所述可降解塑料水溶液经流延法制备得到可降解塑料薄膜。

步骤S1中透明溶液的质量百分比浓度为10～12％，所述聚乙烯醇：尿素：叔丁基醚：催化剂的重量比为1：(1-1.5)：(0.2-1)：(0.02-0.1)。

原料聚乙烯醇的市售牌号有PVA-1788，PVA-1799，PVA-2088，PVA-2488，PVA-2099，PVA-2699，PVA-224或PVA-217。

反应后还会残留聚乙烯醇，尿素，叔丁基醚，碱性催化剂等原料或生成一些其他产物，如叔丁基醚被尿素的氨基氨解后得到的醇类。

优选的，所述叔丁基醚为叔丁醇与2～10碳的二元醇或三元醇生成的醚。

进一步优选的，所述叔丁基醚为乙二醇单叔丁基醚或1，3-丙二醇单叔丁基醚。

碱性催化剂可以选用碳酸钾，碳酸钠，甲醇钠，二丁基氧化锡，无水醋酸钠，氢氧化钠，氢氧化钾，氯化铝，氯化锌，三氟甲基磺酸钐及三氧化二铝氧化硅负载催化剂的一种或几种混合。