[發明專利]一種可生物降解材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110337655.8
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113105725A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 馬彬;葉星辰;周建業;李志強;鄭欣;張瀟化;張菊梅
• 申請（專利權）人: 西北民族大學
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L69/00;C08L1/02;C08G63/64
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 張敏

本發明提供了一種可生物降解材料及其制備方法和應用，屬于可降解材料技術領域。本發明提供的可生物降解材料，包括PBS/PCDL共聚酯和纖維素納米纖維。本發明采用PBS/PCDL共聚酯減緩可生物降解材料的降解速率，提高貯存穩定性，同時加入纖維素納米纖維作為增韌相，提高材料的拉伸強度和斷裂伸長率，使材料具有優異的力學性能。實施例的結果顯示，本發明提供的可生物降解材料的拉伸彈性模量能夠達到610.8MPa，拉伸屈服強度最高為48.04MPa，斷裂伸長率為529.6％，可生物降解材料在10d、20d、30d的平均降解率分別為1.1％、2.9％、4.5％，具有良好的可生物降解性能。

技術領域

本發明涉及可降解材料技術領域，尤其涉及一種可生物降解材料及其制備方法和應用。

背景技術

一次性口腔器械盒是治療各種口腔疾病中必不可少的工具，其中的治療盤，以及部分牙探針和口鏡的材料均為傳統類塑料。由于塑料在自然進化中存在的時間較短，因此塑料可抵抗微生物的侵蝕，自然界中也沒有能夠降解塑料這種合成聚合物的酶，使得塑料難以被自然降解。目前塑料垃圾一般是通過填埋、焚化和回收處理掉，但不恰當的塑料廢棄物處理往往是環境污染的重要來源，填埋、焚化和回收處理過程中往往伴隨著大量有毒固廢物和有毒氣體的產生，如聚氯乙烯塑料的燃燒會產生二惡英的持久性有機污染，既污染了土地，又污染了空氣，不僅直接危害人類的生存，而且潛在地威脅社會的可持續發展。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一種結晶度較高，由丁二酸和丁二醇共聚而成的聚酯，易被自然界的多種微生物或動植物體內的酶分解、代謝，最終分解為二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，是典型的可完全生物降解聚合物材料。將PBS與傳統型塑料聚乙烯(PE)對比，發現PBS的熔點和力學性能與PE相當，具有良好的力學性能，耐熱性好，可滿足在一次性制品行業中的應用。但是相比于PE，PBS存在水解速率過快、貯存穩定性差的缺陷，無法滿足一次性口腔器械盒的基本條件，在PBS中引入聚碳酸酯二醇(PCDL)能夠降低PBS的降解速率，卻會導致PBS性能的降低，難以滿足高性能材料的要求。因此，需要提供一種力學性能好、貯存穩定性優異的可生物降解材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可生物降解材料及其制備方法和應用，本發明提供的可生物降解材料具有很高的拉伸彈性模量和拉伸屈服強度，同時材料降解速率較慢，能夠用于制備一次性口腔器械盒，且貯存穩定性好。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種可生物降解材料，包括PBS/PCDL共聚酯和纖維素納米纖維。

優選地，所述可生物降解材料中PBS/PCDL共聚酯的質量百分比為80～90％，纖維素納米纖維的質量百分比為10～20％。

優選地，所述可生物降解材料中PBS/PCDL共聚酯的質量百分比為85％，纖維素納米纖維的質量百分比為15％。

優選地，所述纖維素納米纖維的長度為5～10μm。

本發明提供了上述技術方案所述可生物降解材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將1,4-丁二酸、1,4-丁二醇和PCDL混合進行酯化反應，得到酯化產物；

(2)將所述步驟(1)得到的酯化產物和催化劑混合進行縮聚反應，得到PBS/PCDL共聚酯；

(3)將所述步驟(2)得到的PBS/PCDL共聚酯與纖維素納米纖維進行熔融共混，冷卻后得到可生物降解材料。

優選地，所述步驟(1)中1,4-丁二酸與1,4-丁二醇的摩爾比為1：1～1.5。

優選地，所述步驟(1)中酯化反應的溫度為150～200℃。

優選地，所述步驟(2)中縮聚反應的溫度為200～250℃。