[發明專利]一種可生物全降解的聚乳酸材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010591670.0
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111548617B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 孫大陟;李濤;李丹丹;黃錦濤;吳邦耀;馬斐;張江濤;羅均龍
• 申請（專利權）人: 南方科技大學;深圳泰利能源有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L91/00;C08L71/02;C08K13/04;C08K7/26;C08K5/11;C08K5/12;C08J5/18;A01G13/02;B65D65/46
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明涉及一種可生物全降解的聚乳酸材料及其制備方法和應用，所述可生物全降解的聚乳酸材料包括聚乳酸、硅藻殼、增韌劑和增塑劑。本發明所涉及的聚乳酸材料用硅藻殼對聚乳酸進行改性，并配合增韌劑和增塑劑，四種成分相互協同，能夠同時提高聚乳酸的強度和韌性，提升聚乳酸的耐熱性能，還具有優良的生物全降解性。

技術領域

本發明屬于聚乳酸材料技術領域，具體涉及一種可生物全降解的聚乳酸材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著國內2020年新版限塑令的實施，全球塑料行業的變革將面臨再一次重大變革。未來幾年環境友好型、生物可降解的聚乳酸薄膜將成為化工研究和軟包裝產業等機構和企業最熱門的研究方向之一。聚乳酸，也稱為聚丙交酯，是以玉米、小麥、木薯等含淀粉生物為最初原料，經過酶分解得到葡萄糖，再經過軟酸菌發酵后變成乳酸，最后經過化合得到生物可降解熱塑性聚酯，聚乳酸的生物相容性好，環境安全，沒有毒性，具有良好的機械性能和光透明度，且加工性能好，可用于地膜、食品包裝袋、藥品等多種包裝材料。聚乳酸的廢棄制品，經光和生物作用分解后變成二氧化碳和水，在消除白色污染、保護環境和自然生態平衡方面具有重要作用。

聚乳酸有比較好的機械性能，其拉伸強度最高可達到60MPa左右，其性能剛而脆，而對于日常包裝應用需要較為柔性的模制產品，對聚乳酸而言成為主要問題。對聚乳酸常用的改性方法分為兩大類，一類是共混改性，例如CN103483788A公開了一種基于結晶調控的聚乳酸的復合增韌改性方法，將聚乳酸和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物預先置于60℃的真空烘箱中干燥12h，然后將經干燥的聚乳酸和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在170-180℃的共混溫度下，依次加入聚乳酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到共混材料；將上述共混密煉的產物冷卻后置于模具中，在平板硫化機上與170-180℃下預熱2-4分鐘后依次進行2-3分鐘熱壓以及3-5分鐘冷壓即可達到對聚乳酸的結晶調控和增韌改性的目的。但共混改性通常是將聚乳酸和其它韌性好的高分子通過溶液共混或者熔融共混的方法來提升聚乳酸的韌性，但是往往會降低材料本省的強度。

一類是無機填料改性，例如CN104818543A公開了一種性能優異的改性聚乳酸纖維，其通過如下方法制備得到：將PDLLA聚乳酸、PLLA聚乳酸、羥丙基淀粉、二醋酸纖維素、納米電氣石粉、納米滑石粉、殼聚糖粉、納米蒙脫土粉末，加入高速混合機中，高速分散后得到改性聚乳酸混合物；將均勻混合的改性聚乳酸混合物通過雙螺桿擠出機熔融共混、擠出制得改性聚乳酸母粒，并真空干燥；將改性聚乳酸功能母粒切片和真空干燥普通聚乳酸切片投入到高速混合機中混合均勻，混合物在熔融紡絲機上經五角形噴絲孔紡絲得改性聚乳酸纖維。但聚乳酸為有機高分子，填料多為無機物，二者之間的相容性和相互作用力弱，常常需要對無機填料表面進行改性來提升界面作用。

硅藻殼是目前所知唯一天然生產的納米材料，硅藻廣泛存在于海洋、湖泊、河流、河口和泥洼、潮濕的巖石或土壤中。硅藻的外殼由結構極為復雜精密的二氧化硅組成。硅藻殼滿布納米小孔，具有良好的韌度和彈性。把硅藻殼用作工業原料，即可用水產來生產工業原料。硅藻介孔材料有著許多優異性，具有很好的熱穩定性和水熱穩定性、高生物適應性、低毒性等，在大分子催化、生物過程、選擇吸附、功能材料等方面有著廣泛的應用前景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種可生物全降解的聚乳酸材料及其制備方法和應用，該聚乳酸材料兼具優良的強度、韌性和耐熱性，且能夠生物全降解。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種可生物全降解的聚乳酸材料，所述可生物全降解的聚乳酸材料包括聚乳酸、硅藻殼、增韌劑和增塑劑。

本發明所涉及的聚乳酸材料用硅藻殼對聚乳酸進行改性，并配合增韌劑和增塑劑，四種成分相互協同，能夠同時提高聚乳酸的強度和韌性，提升聚乳酸的耐熱性能，還具有優良的生物全降解性。