[發明專利]一種可生物降解的聚乙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110168232.4
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102276895A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 盧偉;陳壽;余漢成;張志文;陳士民;居學成
• 申請（專利權）人: 深圳市通產麗星股份有限公司;深圳市未名北科環保材料有限公司;北京大學深圳研究院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L67/04;C08L23/08;C08K5/56;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 陳小耕

技術領域

本發明涉及一種環境友好的聚合材料，更具體地說，本發明涉及一種可生物降解的聚乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

高密度聚乙烯HDPE是一種結晶度高、非極性、無毒、無味、無臭的白色顆粒狀熱塑性樹脂，它具有良好的機械性能和良好的化學穩定性，且可用很寬的不同加工法制造大多數生活和工業用化學品，包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑、及其它吹塑、注塑等類制品。由于人們充分信賴其在日常生活中的生物安全性、無毒性，因此HDPE得到廣泛應用。然而，這種樹脂不能降解，其廢棄物仍會給環境帶來嚴重的污染。

另一方面，聚乳酸PLA是一種無毒可完全生物降解的新型高分子材料，隨著近幾年合成工藝的改進、生產規模的擴大、成本的下降、以及石油價格的上漲，聚乳酸正在進入更加廣泛通用的塑料市場，部分替代了聚乙烯、聚酯和聚苯乙烯等塑料，緩解了傳統塑料對環境造成的污染，因此預期其在高分子材料相關產品領域的應用將會快速發展。然而，PLA不僅性脆，而且抗沖擊性能也低，極大的限制了其推廣應用。

將HDPE與PLA共混是一種結合兩者優點的可行方法，然而，這兩種聚合物之間較差的相容性致使它們的共混物出現很明顯的相分離現象，從而大幅地降低共混物的力學性能，制約了其實際應用。

因此，有必要提供一種經濟實用、具有改進HDPE與PLA共混物的機械性能和生物降解性的方法及其產品。

發明內容

針對現有技術的上述缺點，本發明的目的是要提供一種可生物降解的聚乙烯復合材料及其制備方法，其具有如下優點：該聚乙烯復合材料以及制備方法經濟實用、且能有效改進HDPE與PLA共混物的機械性能和生物降解性。

為此，本發明的技術解決方案之一是一種可生物降解的聚乙烯復合材料，該聚乙烯復合材料采用如下重量份的原料：

高密度聚乙烯HDPE：100份，

聚乳酸PLA：3～50份，

乙烯共聚物：1～40份，

有機金屬化合物：0.01～10份，

功能助劑：0.1～1.5份；

上述原料經過混合煉制、擠出造粒，制得所述可生物降解的聚乙烯復合材料。

本發明的復合材料獨到地采用有機金屬化合物作為HDPE與PLA之間共混作用的催化劑，在改善HDPE生物降解性同時、成功地解決其與PLA共混物的機械性能不佳的問題，并且，為制得力學性能、生物降解性能俱佳的復合材料，本發明的復合材料允許采用乙烯共聚物改善共混物的韌性等力學性能和輔之以功能助劑，而且，這些乙烯共聚物、功能助劑還能提高共混物相容性、穩定性，使得制品在使用期間不容易析出單體和元素，確保使用安全。由后面的實測結果可見：在上述配方基礎上，除了得到環境友好的性能外，還能夠充分保留HDPE原本的廣泛加工適應性，可以進行注塑、吸塑或吹塑等多種類型的塑性加工，制得力學性能合格的不同制品。

為進一步提高本發明材料的多種良好性能的穩定性、可靠性，本發明改進還包括：

所述高密度聚乙烯的分子量為4～50萬，200℃和2.16kg下的熔體流動速率為0.02～50g/10min；所述聚乳酸樹脂的分子量為5～50萬。

所述乙烯共聚物是乙烯-烯烴共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物其中至少一種。

所述乙烯-烯烴共聚物為乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物其中至少一種；所述乙烯-不飽和酯共聚物為乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物其中至少一種。

所述有機金屬化合物由烴基與金屬原子結合而形成，且包括碳-金屬間鍵；所述烴基為烷基、芳香基之一；金屬原子為鋰、鈉、鎂、鈣、鋅、鋁、錫其中之一。

所述功能助劑為硬酯酰胺、油酰胺、硬脂酸皂類潤滑劑、碳二亞胺類水解抑制劑其中至少一種。

為進一步綜合平衡本發明材料的多種良好性能，提高其加工性能、使用性能，本發明改進還包括：

所述聚乙烯復合材料具有如下力學和降解性能：拉伸強度＞15MPa，斷裂伸長率＞20％，Izod缺口沖擊強度＞5KJ/m²，200℃和2.16Kg下的熔體流動速率為0.05-30g/10min，28℃和90％RH(相對濕度)下粒料28天的長霉面積率為25％。這樣，本發明復合材料制得的塑造制品因具有比粒料更大的表面積，在廢棄后更容易發霉，滋生出很多孔洞和暴露出很大表面積，這些增大暴露面積的廢棄塑造制品在菌類、紫外線等作用下能夠顯著地加速降解，顯著增加復合材料廢棄制品的環境友好性能。