[發(fā)明專利]一種用于一次性勺子的生物降解塑料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110456480.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113150520B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁云宣;張彩麗;宋鑫宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工商大學(xué)
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L67/02;C08L91/00;C08K5/092;A47G21/04
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 許佳

本發(fā)明公開了一種用于一次性勺子的生物降解塑料，屬于生物基高分子材料領(lǐng)域。本發(fā)明采用一步法，將聚乳酸、PBAT、竹粉、擴(kuò)鏈劑、環(huán)氧大豆油和癸二酸六個(gè)組分復(fù)合制備高韌性的生物降解材料。優(yōu)點(diǎn)在于通過簡單的調(diào)控PBAT的含量來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料由脆到韌的轉(zhuǎn)變，同時(shí)解決聚乳酸/竹粉復(fù)合材料相容性差、沖擊強(qiáng)度低及加工流動(dòng)性差等問題，可制備出高抗沖聚乳酸/竹粉復(fù)合材料，該材料的拉伸強(qiáng)度為20～38MPa、斷裂伸長率為2～20％、沖擊強(qiáng)度為10～20KJ/m²，與未改性的聚乳酸/竹粉復(fù)合材料相比，改性后沖擊強(qiáng)度提高了3倍。此外，由于加工流動(dòng)性的改善，采用添加后的配方注塑成型的勺子，不會出現(xiàn)空穴、氣泡等缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種用于一次性勺子的生物降解塑料的制備方法，屬于綠色生物降解材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚乳酸是一種由可再生資源合成的熱塑性生物基高分子材料，具有優(yōu)異的生物相容性和堆肥可降解性，廣泛應(yīng)用于包裝材料和生物醫(yī)用材料。但聚乳酸的熱變形溫度低、脆性大、成本高及沖擊強(qiáng)度不足等問題限制了其大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。高性能、低成本化聚乳酸材料的研究受到廣泛關(guān)注。聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)兼具PBA和PBT的特性，既有較好的延展性和斷裂伸長率，也有較好的耐熱性和沖擊性能；此外，還具有優(yōu)良的生物降解性，是生物降解塑料研究中非常活躍和市場應(yīng)用最好降解材料之一。竹材屬于速生材，由竹材得到的竹纖維粉膜具有強(qiáng)度高、超細(xì)纖維夾角窄、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，可采用竹粉作為聚乳酸的增強(qiáng)纖維，提高聚乳酸的沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度，并在一定程度上降低材料成本。但是，竹粉表面含有大量的醇羥基和酚羥基親水基團(tuán)，導(dǎo)致其極性和親水性較大，當(dāng)與非極性聚乳酸復(fù)合時(shí)，竹粉會聚集在一起，難以在聚乳酸基質(zhì)中均勻分散。此外，未經(jīng)改性的竹粉顆粒之間摩擦阻力大，造成熔體流動(dòng)性差，加工成型困難。因此，開發(fā)高性能聚乳酸/竹粉復(fù)合材料的難點(diǎn)是改善聚乳酸基體與竹粉之間的界面相容性，以獲得綜合性能優(yōu)異的產(chǎn)品。

改善界面相容性的方法包括竹粉表面預(yù)處理(物理或化學(xué)改性)和添加增容劑(反應(yīng)性和非反應(yīng)性)。竹粉表面預(yù)處理可以改變纖維的表面形態(tài)，去除對界面結(jié)合強(qiáng)度有負(fù)面影響的組分(如果膠、半纖維素、木質(zhì)素、薄壁細(xì)胞等)。而增容劑的加入可以改善組分間的界面結(jié)合力，提高組分的相容性。目前，竹粉表面預(yù)處理最常用的方法是堿處理。雖然能有效地改善高爐與聚乳酸基體的接觸面積，但堿解會產(chǎn)生更多的親水基團(tuán)，且操作過程費(fèi)時(shí)、繁瑣，且會產(chǎn)生大量廢液，對環(huán)境造成一定的污染。添加增容劑(包括反應(yīng)性和非反應(yīng)性增容劑)可以減少加工流程，簡單高效。因此添加合適的增容劑種類及用量是改善聚乳酸/竹粉復(fù)合材料性能的主要研究和開發(fā)方向。

植物油是一種來源豐富、價(jià)格低廉的“綠色”原料，將環(huán)氧大豆油直接與聚乳酸/竹粉共混得到的材料相容性有一定提升，但由于環(huán)氧大豆油小分子會隨著時(shí)間延長，遷移到材料表面，造成制品表面發(fā)黏等現(xiàn)象，不利于產(chǎn)品的長期使用。癸二酸為一類長鏈脂肪酸，是采用催化水解蓖麻油得到，與環(huán)氧大豆油一樣，是一種來源于可再生資源的生物基單體。將環(huán)氧大豆油、癸二酸和聚乳酸三者同時(shí)加入密煉機(jī)中混合，得到的聚乳酸材料拉伸性能得到很大的改善。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上原因，本發(fā)明采用一步法，將PLA、PBAT、竹粉(BF)、擴(kuò)鏈劑(ADR)、環(huán)氧大豆油(ESO)和癸二酸(SA)六個(gè)組分混合制備高韌性的生物降解復(fù)合材料。優(yōu)點(diǎn)在于通過簡單的調(diào)控PBAT的含量來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料由脆到韌的轉(zhuǎn)變，從而可以得到適合注塑一次性勺子的復(fù)合材料。

一種用于一次性勺子的全降解復(fù)合材料，由以下重量百分比的原料構(gòu)成：

聚乳酸：40～80份；

竹粉：10～50份；

PBAT：10～40份；

擴(kuò)鏈劑：0～2份；

環(huán)氧大豆油：0～5份；

癸二酸：0～2份。

其中聚乳酸、竹粉、PBAT重量之和為100份。