CN101608057A - 聚乳酸基生物降解树脂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乳酸基生物降解树脂，由高分子组合物制成，高分子组合物各组分及重量份为，聚乳酸30－55份，聚乙烯醇10－25份，聚甲基乙撑碳酸酯10－20份，乙烯－丙烯酸共聚物10－25份，多元醇5－15份，有机醛化合物5－10份。本发明所使用的聚乙烯醇和聚甲基乙撑碳酸酯树脂均是易于生物降解的高分子材料，有利于消除“白色”污染，保护环境；在聚甲基乙撑碳酸酯树脂中加入乙烯－丙烯酸共聚物可改进材料的热稳定性和机械性能。

Description

聚乳酸基生物降解树脂
技术领域
本发明涉及一种聚乳酸基生物降解树脂，属于国际专利分类C08J5/00“含有高分子物质的制品或成型材料的制造”技术领域。
背景技术
生物降解材料是指通过自然界微生物作用而发生降解的高分子材料。一般来说，生物降解高分子指的是在生物或生物化学作用过程中或生物环境中可以发生降解的高分子。常用的生物降解材料有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(Poly-lactic acid，简称PLA)和聚ε-己内醋(PCL)等，其中尤以聚乳酸最受重视。
聚乳酸作为一种重要的生物可降解聚合物，以其优良的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性得到广泛应用。它在自然界中微生物、水、酸、碱等的作用下能完全分解，最终产物是CO2和H2O，中间产物乳酸也是体内正常糖代谢的产物，不会在重要器官聚集而产生不良反应，对环境也无污染，因此用作环保高分子材料，对它的研究极为活跃。
由于聚乳酸(PLA)成型制品收缩率大、尺寸稳定性差，本身质脆、加工热稳定性差，制品耐久性不好，限制了其应用范围，因此PLA的改性已成为研究重点。PLA可以和塑料、橡胶、填料或增塑剂等共混，达到改性的目的。中国专利CA1475530A加入聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，中国专利CN1701082加入聚甲醛等。PLA属于脂肪族聚酯，与多种聚合物的相容性都很差，共混后体系的力学性能会下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用安全、易于生物降解的环保型生物降解材料，克服现有技术的不足。
本发明实现过程如下：
一种环保型生物降解材料，由高分子组合物制成，其特征在于高分子组合物各组分及重量份为：
聚乳酸              30-55
聚甲基乙撑碳酸酯    10-20
聚乙烯醇            10-25
乙烯-丙烯酸共聚物   10-25
多元醇              5-15
有机醛化合物        5-10
所述聚乙烯醇醇解度为85％～100％；
所述乙烯-丙烯酸共聚物中丙烯酸的含量10％～30％；
所述聚甲基乙撑碳酸酯的数均分子量20,000至200,000；
所述多元醇选自丙三醇、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二甘醇或三甘醇；
所述有机醛化合物选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或乙二醛。
本发明制备方法如下：首先将聚乳酸、聚乙烯醇、多元醇和有机醛化合物混合搅拌，加热升温至110～130℃，然后添加乙烯-丙烯酸共聚物和聚甲基乙撑碳酸酯，继续加热升温至160～190℃，可进行造粒。
本发明的优点与积极效果：(1)本发明所使用的聚乳酸、聚乙烯醇和聚甲基乙撑碳酸酯树脂均是易于生物降解的高分子材料，有利于消除“白色”污染，保护环境。(2)全降解聚甲基乙撑碳酸酯树脂是由环氧丙烷与二氧化碳交替共聚的产物，在聚甲基乙撑碳酸酯树脂中加入乙烯-丙烯酸共聚物可改进材料的热稳定性和机械性能；添加的乙烯-丙烯酸共聚物，可改善降解塑料的耐水性能及强度。(3)利用本发明聚乳酸基降解材料制备的加工农用地膜使用一段时间后无需人工清理，它会与土壤中的微生物以及光照等共同作用，自动分解成为二氧化碳和水，有效的解决了聚乙烯农用地膜对环境造成的污染和对耕地土壤造成的“板结”问题。(4)本发明工艺简单，降解效果明显，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
生物降解实验方法：样品于50℃干燥24h后，磨碎、称重，添加100倍蒸馏水，用1mol/L HCl调pH至4.6，30℃磁力搅拌下加入液化酶1％和糖化酶4％，酶解后的残渣用水洗净表面糊化物，50℃干燥24h后称重。测定不同酶解时间降解百分数。
光催化降解实验方法：塑料试样平行悬挂于25W紫外老化箱中，试样间距不小于10mm，每1小时取一次样，观察薄膜的外观变化。
实施例1：
聚乳酸              50
聚甲基乙撑碳酸酯    15
聚乙烯醇            20
乙烯-丙烯酸共聚物   20
丙三醇              10
丁醛                6
在高速混合机中，将聚乙烯醇、丙三醇和丁醛，混合搅拌20分钟后，加热升温至120℃，维持10分钟，添加聚乳酸、乙烯-丙烯酸共聚物和聚甲基乙撑碳酸酯，加热升温至180℃，维持20分钟，可进行造粒。
制备的生物降解塑料进行酶解36小时，降解度为75.7％。
在25W紫外老化箱中，紫外线暴露25小时后，生物降解塑料出现变黄、变脆。
实施例2：
聚乳酸              55
聚甲基乙撑碳酸酯    20
聚乙烯醇            15
乙烯-丙烯酸共聚物   10
多元醇              10
乙二醛              5
制备方法与实施例1类似。
制备的生物降解塑料进行酶解36小时，降解度为76.5％。
紫外线辐射25小时后，生物降解塑料出现变黄、变脆。
实施例3：
聚乳酸              40
聚甲基乙撑碳酸酯    15
聚乙烯醇            10
乙烯-丙烯酸共聚物   10
多元醇              10
乙二醛              8
制备方法与实施例1类似。
制备的生物降解塑料进行酶解36小时，降解度为70.2％。
紫外线辐射30小时后，生物降解塑料出现变黄、变脆。
实施例4：
将实施例2制备的降解塑料材料经紫外线辐射36小时后进行生物降解实验，酶解36小时，降解度为80.7％。

Claims (7)

1、一种聚乳酸基生物降解树脂，由高分子组合物制成，其特征在于高分子组合物各组分及重量份为：
聚乳酸                    30-55
聚甲基乙撑碳酸酯          10-20
聚乙烯醇                  10-25
乙烯-丙烯酸共聚物         10-25
多元醇                    5-15
有机醛化合物              5-10
2、根据权利要求1所述聚乳酸基生物降解树脂，其特征在于：聚甲基乙撑碳酸酯的数均分子量20,000至200,000。
3、根据权利要求1所述聚乳酸基生物降解树脂，其特征在于：聚乙烯醇醇解度为85％～100％。
4、根据权利要求1所述聚乳酸基生物降解树脂，其特征在于：乙烯-丙烯酸共聚物中丙烯酸的含量10％～30％。
5、根据权利要求1所述聚乳酸基生物降解树脂，其特征在于：多元醇选自丙三醇、山梨醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二甘醇或三甘醇。
6、根据权利要求1所述聚乳酸基生物降解树脂，其特征在于：所述有机醛化合物选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或乙二醛。
7、权利要求1所述聚乳酸基生物降解树脂的制备方法，其特征在于：首先将聚乳酸、聚乙烯醇、多元醇和有机醛化合物混合搅拌，加热升温至110～130℃，然后添加乙烯-丙烯酸共聚物和聚甲基乙撑碳酸酯，继续加热升温至160～190℃，可进行造粒。
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