[發明專利]一種生物基熱塑性彈性體材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310547185.3
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103642183A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 馬丕明;蔡曉霞;陳明清;東為富;蔣龍;段芳
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L31/04;C08K5/20;C08K3/38;B29C47/92
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技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，特別是涉及一種生物基熱塑性彈性體材料及其制備方法。

背景技術

傳統高分子材料的大量使用和廢棄不僅引起石油資源的日益緊缺，而且還對生態環境造成嚴重破壞。聚羥基烷酸酯(PHA)包括3羥基丁酸酯均聚物(P3HB)、3羥基丁酸酯-3羥基戊酸酯共聚物(PHBV)、3羥基丁酸酯-4羥基丁酸酯共聚物(P3HB-4HB)和3羥基丁酸酯-3羥基己酸酯共聚物(PHBH)等，被認為是生物塑料家族中最有前途和競爭力的材料之一，其可以由微生物發酵直接生成，不依賴于石油，在堆肥條件下能夠完全降解為CO₂和H₂O，不會對環境造成污染。P3HB結晶度高、球晶尺寸大導致其強度較高但韌性較差，斷裂伸長率僅為2-5％。結果，P3HB目前主要用作硬質塑料或者醫用材料。基于P3HB制備彈性體材料是目前工業界和學術界亟待解決的技術。

隨著高分子改性技術的進步，聚羥基烷酸酯(PHA)的性能缺陷已有較大改善，例如隨著PHA中共聚單體含量的增加，PHA韌性得到提高，但拉伸強度降低。例如PHBV(HV摩爾含量為40)的拉伸強度僅為9MPa，伸長率為12％(Eur.Polym.J.，2013，49，1523)。公開號為CN101747604A的中國發明專利公開了一種包含羥基烷酸酯共聚物和助劑的生物可降解彈性體材料，還可添加SEBS、TPV、TPE以及天然彈性體。由于該彈性體僅采用羥基烷酸酯共聚物，故強度較低。此外，該專利提供的制備方法采用密煉機塑化、塑化產物冷卻再造粒等步驟，難以實現連續生產。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種生物基熱塑性彈性體材料及其制備方法，以獲得生物質含量高、可降解、球晶尺寸小、回彈性好、強度高、熱塑性能優異的彈性體材料。

基于上述目的，本發明提供的生物基熱塑性彈性體材料由以下原料按照各自重量份配比組成：3羥基丁酸酯均聚物10-60份，羥基烷酸酯共聚物10-60份，乙烯-醋酸乙烯酯無規共聚物為10-120份，功能性助劑0.01-3份。

可選地，所述羥基烷酸酯共聚物選自3羥基丁酸酯-3羥基戊酸酯共聚物、3羥基丁酸酯-4羥基丁酸酯共聚物、3羥基丁酸酯-3羥基己酸酯共聚物中的至少一種。

可選地，所述羥基烷酸酯共聚物中3羥基戊酸酯單體或4羥基丁酸酯單體或3羥基己酸酯單體的摩爾含量為5％-95％。

較佳地，所述羥基烷酸酯共聚物中3羥基戊酸酯單體或4羥基丁酸酯單體或3羥基己酸酯單體的摩爾含量為10％-50％。

可選地，所述乙烯-醋酸乙烯酯無規共聚物中醋酸乙烯酯單體的重量含量為75％-99％。

較佳地，所述乙烯-醋酸乙烯酯無規共聚物中醋酸乙烯酯單體的重量含量為80％-90％。

可選地，所述功能性助劑為酰胺類有機成核劑和無機成核劑中的至少一種。

本發明還提供了一種制備所述生物基熱塑性彈性體材料的方法，包括以下步驟：

先按照配比將3羥基丁酸酯均聚物、羥基烷酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、功能性助劑在室溫下混合均勻，然后通過單螺桿或者雙螺桿擠出機熔融共混擠出得到生物基熱塑性彈性體材料。

可選地，所述熔融共混的溫度為130℃-190℃。

較佳地，所述熔融共混的溫度為150℃-170℃。

可選地，所述單螺桿或者雙螺桿擠出機的轉速為50-500轉/分鐘。

較佳地，所述單螺桿或者雙螺桿擠出機的轉速為100-300轉/分鐘。

從上面所述可以看出，本發明提供的生物基熱塑性彈性體材料制備方法可以在現有高分子材料加工設備上實現，成本低、環境友好、容易實現工業化生產。根據本發明提供的制備方法所獲得的生物基熱塑性彈性體材料具有生物質含量高、可降解、球晶尺寸小、回彈性好、強度高、熱塑性能優異等特點，可直接用于擠出成型、模壓成型、注塑成型以及吸塑成型以制備各種熱塑性彈性體制品。此外，微量的添加劑，例如抗氧劑、防粘劑、著色劑、熱穩定劑等不會影響該生物基熱塑性彈性體材料的基本性能。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進一步詳細說明。

實施例1