[發明專利]一種無機填料全生物降解復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410748948.5
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104479301A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 熊凱;焦建;鐘宇科;苑仁旭;趙巍;徐依斌;曾詳斌;蔡彤旻;夏世勇;袁志敏
• 申請（專利權）人: 金發科技股份有限公司;珠海萬通化工有限公司
• 主分類號: C08L67/00
• 分類號: C08L67/00;C08L67/02;C08L33/00;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/34;C08K3/36;C08K9/04;C08J3/22
• 代理公司: 廣州致信偉盛知識產權代理有限公司 44253
• 代理人: 伍嘉陵;彭玲

技術領域

本發明涉及高分子材料改性技術領域，具體涉及一種無機填料全生物降解復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

生物降解共聚酯是一類脂肪族共聚酯或脂肪族/芳香族共聚酯，具有完全生物降解性能。主要包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚（己二酸丁二醇酯共對苯二甲酸丁二醇酯）（PBAT）、和聚（丁二酸丁二醇酯共對己二酸丁二醇酯）（PBSA）。在工程上用作包裝材料，在生活用品、醫用和農用方面均有涉及，并且相對于其它降解材料來說,成本較低，力學性能穩定。但是此類材料作為膜或者片材使用時存在缺口延伸低的缺點，其膜或者片材的耐撕裂性能差，嚴重影響了使用性能。

目前常用共混改性方法，如與PLA、PHA、PPC和PHBV等的共混改性，但是共混改性后的膜材或片材仍然存在撕裂強度較低，相容性較差，使用過程較容易出現開裂等問題。專利201310749460.X公開了一種全生物降解地膜母粒及其制備方法和應用，通過在地膜生產過程中加入一定量的納米全生物降解二氧化硅地膜母粒，拉伸強度有所提高，但撕裂強度仍然較低。專利201310088831.4公開了一種全生物降解復合材料及其制備方法，其提供的復合材料可以全生物降解，加工性能好，在生物降解聚酯基體中分散效果好，但對基材撕裂強度的改善未提及。

因此，如何提高填料與基體的相容性，以提高生物降解聚酯材料作為膜或者片材的撕裂強度是擴大生物降解聚酯應用所必須解決的問題。

發明內容

本發明的首要目的在于克服上述現有生物降解聚酯膜材和片材存在的不足，提供一種具有較高撕裂強度的無機填料全生物降解復合材料。

本發明的另一目的在于提供上述無機填料全生物降解復合材料的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現：

一種無機填料全生物降解復合材料，包括如下重量份的組分：

無機填料全生物降解母粒??5～50份

生物降解聚酯????????????50～95份

其中，所述的無機填料全生物降解母粒，包含以下重量份的組分：

生物降解共聚酯???20～80份

無機填料?????????20～80份

潤滑劑?????????0.1～10?份

相容劑??????????0.1～5?份

其中，所述無機填料為改性高嶺土、改性白炭黑或經過烷基季銨鹽表面改性的改性蒙脫土中的一種或其組合。

所述的改性蒙脫土的粒徑范圍為300目～700目；

所述的改性高嶺土為經過硅烷偶聯劑表面改性，粒徑范圍為4～20微米；

所述的改性白炭黑為經過硅烷偶聯劑表面改性，粒徑范圍為20～60納米。

所述硅烷偶聯劑可以為氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、縮水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一種或幾種。

所述硅烷偶聯劑的用量為無機填料質量的0.1～20%。

所述的烷基季銨鹽可以為十六烷基三甲基銨鹽、十八烷基三甲基銨鹽、十六烷基二甲基芐基銨鹽、十八烷基二甲基芐基銨鹽、十六烷基二甲基異辛基銨鹽、十八烷基二甲基異辛基銨鹽、十六烷基二甲基丙烯基銨鹽、十八烷基二甲基丙烯基銨鹽、十六烷基二甲基羥乙基銨鹽、十八烷基二甲基羥乙基銨鹽、雙十二烷基二甲基銨鹽、雙十八烷基二甲基銨鹽、雙十六烷基二甲基銨鹽雙十八烷基甲基芐基銨鹽或雙十六烷基甲基芐基銨鹽中的一種或幾種。

所述烷基季銨鹽的用量為無機填料質量的0.1～60%。

所述的生物降解共聚酯為聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚（己二酸丁二醇酯共對苯二甲酸丁二醇酯）PBAT或聚（丁二酸丁二醇酯共對己二酸丁二醇酯）PBSA中的一種或幾種的混合物。

所述的潤滑劑為硬脂酸及其鹽、褐煤蠟、芥酸酰胺、油酸酰胺或乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種的混合物。

所述的相容劑為環氧類物質，是由一種或幾種環氧類丙烯酸共聚物混合組成，優選為結構中含有2~15?個環氧基團，摩爾質量為1000~7000g/mol?的環氧類丙烯酸共聚物，該類相容劑可以和所選用的生物降解聚酯的端基，如羥基或羧基反應，達到擴充直鏈或支鏈和增加相容性的目的，改善無機填料的分散性和組合物的力學性能。

本發明所述的無機填料全生物降解復合材料的制備，包括以下步驟：

（1）先將生物降解共聚酯在80℃烘干3?~10小時；