CN112625414B - 一种海水降解复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种海水降解复合材料及其制备方法，按质量份，所述材料由下述组分组成：聚己内酯(PCL)100份、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)5～15份、酸中和剂10～30份、乙醇酸酯5～15份、生物质填料0～100份、成型助剂0.5～1份组成，本公开的优点是材料具有优异的成型加工性能和出色的海水降解性能，并且降解速度可控，在室温环境下具有良好的储存性能，可用于制备可降解日用品、特种涂层材料及户外用品。
Description
技术领域
本公开涉及可降解塑料领域，具体涉及一种海水降解复合材料。
背景技术
近年来，大量塑料制品被人们丢弃后所造成的海洋污染已经越来越为人们所重视，全生物降解塑料作为一种特殊的小众产品也在近些年突然火爆了起来。但一般的全生物降解塑料如聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)等因为其较高的玻璃化转变温度或良好的疏水性或优异的结晶性能导致在海洋中的降解性能往往不尽如人意。例如聚乳酸(PLA)具有良好的生物降解性能，尤其在工业堆肥情况下，PLA可在3个月内降解掉。但若是PLA制品进入海洋，在海洋的低温环境下，PLA也可能在数年内都无法降解。PCL也是一种公认的全生物降解塑料，并且其具有非常有优异的力学强度和低温加工性能(PCL熔点在60℃左右)，但PCL在海洋中的生物降解性能并不好。陈晓蕾等人在[海洋渔业，32(1)，82～88，2010]报道了PCL在23℃海水中的降解性能，其结果表明，在长达10个月的测试下，PCL并未发生显著的降解现象，分子量的下降幅度也极为有限。
PCL具备海水降解性能，主要原因在于PCL的分子间通过酯键连接，并且其玻璃化转变温度较低(约-60℃)。在高于其玻璃化转变温度下，非晶区的PCL分子链段具有良好的运动活性，酯键相对较容易发生水解反应，并进一步降解成小分子，最终被微生物分解为二氧化碳和水。然而，由于PCL的结晶度较高，并且主链中有大量的-CH2-结构，造成PCL的疏水性能良好，水分子攻击酯键难度增大。尤其在PCL的晶区，链段的规整堆砌使其降解性能进一步下降。因此，PCL的海水降解主要发生在非晶区，晶区在海水中可能在数年内都不会发生明显降解。此外，虽然己内酯单体的价格近年有所下降，相比普通的生物降解树脂，PCL的价格仍然相对较高。
PCL没能作为一种常见的可降解塑料被推广，除了价格因素外，其自身的力学性能、加工性能也是重要的影响因素。PCL的硬度较低，弯曲强度和模量较低，表现在制品刚性差。虽然PCL的吹膜性能尚可，但注塑性能较差，尤其是厚壁制品需要较长的成型周期。
鉴于上述原因，若要赋予PCL良好的海水降解性能、以及产品经济性，仍需对PCL进行改性，制备具有良好加工性能、价格适中的海水降解复合材料。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种海水降解复合材料，按质量份计，该复合材料包括以下组分：
优选地，本公开提供了一种海水降解复合材料，按质量份计，该复合材料包括以下组分：
优选地，所述酸中和剂为三聚氰胺。优选地，所述三聚氰胺的规格目数高于600目。优选地，所述三聚氰胺的规格目数为600目至1250目。
优选地，所述乙醇酸酯为乙醇酸甲酯、乙醇酸乙酯、乙醇酸丙酯、乙醇酸丁酯中的一种或多种。优选地，所述乙醇酸酯为乙醇酸乙酯。
优选地，所述生物质填料为木粉、竹粉、淀粉、秸秆粉中的一种或多种。
优选地，所述成型助剂为乙撑双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺中的一种或多种。
本公开提供了一种如前文所述的海水降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
①称取100质量份的聚己内酯、0～100质量份的生物质填料、5～15质量份聚丁二酸丁二醇酯、0.5～1质量份的成型助剂，在高混机中混合2-10min，然后在双螺杆挤出机中130～150℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10～30质量份的酸中和剂、5～15质量份的乙醇酸酯在高混机中混合1-5min，然后在双螺杆挤出机中100～110℃挤出造粒，得到海水降解复合材料。
优选地，在步骤①中，在双螺杆挤出机中130～140℃挤出造粒。
相比于现有技术，本公开具有以下优点：
1.利用添加具有快速水解产酸特性的乙醇酸酯作为酸源，促进PCL等聚酯基体在海水中快速降解。
2.酸源的引入同时也将导致聚酯在正常储运条件下的耐水解性变差，为了提高复合材料的货架期，引入具有水溶特性、弱碱性的三聚氰胺作为酸中和剂，捕捉游离酸，不仅改善了复合材料的存储稳定性、刚性，其海水降解速度也得到了明显提高。
3.脂肪酰胺类成型助剂配合可降解聚合物PBS的使用，有效改善了材料的耐热性和加工性能。
4.复合材料的加工温度较低，流动性好，在保证一定机械性能的前提下可大量填充生物质填料，具有良好的经济性。
5.分步挤出造粒，将乙醇酸酯、三聚氰胺与含聚己内酯的颗粒挤出造粒，不但利于提高降解能力和速度，还利于提高产品的均匀性、粒径可控。
具体实施方式
下面结合实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将结合实施方式来详细说明本公开。
本公开提供了一种海水降解复合材料，按质量份计，该复合材料包括以下组分：
优选地，本公开提供了一种海水降解复合材料，按质量份计，该复合材料由下述组分组成：
在一个优选的实施方案中，所述聚己内酯的重均分子量为5-15万。当聚己内酯的重均分子量过高时，PCL加工时的熔融粘度会过大，造成难以加工，降解也更加困难；当聚己内酯的重均分子量过低时，则因为流动性太好，也会造成加工困难，并且力学性能会比较差。
在一个优选的实施方案中，所述酸中和剂为三聚氰胺。三聚氰胺是一种安全的材料并具有一定的水溶性(微溶)，可用于制备缓释肥。三聚氰胺溶于水体后，可以给水体中的微生物提供养分。并且三聚氰胺晶体为棒状结构，将其同刚性一般的PCL复合可以提高PCL的刚性。三聚氰胺的粒径优选目数高于600目，这是鉴于较小粒径的三聚氰胺有利于细化PCL结晶，并且制品表面也更为光滑。三聚氰胺呈弱碱性，在某些情况下，可作为复合材料中的酸中和剂吸收游离酸。当三聚氰胺含量过高时，例如大于30质量份时，由于两种材料相容性问题(三聚氰胺可以作为增硬材料)，材料的脆性会增大，导致制品韧性较差；当三聚氰胺含量低于10质量份时，虽然复合材料的韧性会提高，但缺少了三聚氰胺这样可以在水中缓慢溶解是的刚性材料，海水降解性能和刚性也会发生下降。
在一个优选的实施方案中，所述的乙醇酸酯为乙醇酸甲酯、乙醇酸乙酯、乙醇酸丙酯、乙醇酸丁酯中的一种或几种混合物，更优选乙醇酸乙酯。乙醇酸酯类物质在空气中的水解速度较慢，但在水中发生水解反应生成乙醇酸，乙醇酸又称羟基乙酸。在乙醇酸和水同时存在的条件下，乙醇酸具有酸催化水解反应的作用，能促进PCL及其它聚酯材料酯键的水解断裂。
乙醇酸酯具有良好的亲水性，酯键周围又没有大的疏水基团保护，因此特别容易发生水解反应。乙醇酸酯在本公开中的作用主要是作为改善材料加工流动性的助剂和通过自身水解产生乙醇酸促进PCL等树脂基体发生水解反应。由于相容性上的差异，当乙醇酸酯的含量大于15质量份，乙醇酸酯可能会析出，影响产品外观品质，另一方面，会造成材料熔融加工性能过过高，反应不好加工。此外，还可能导致材料降解速度过快，影响货架期等。当乙醇酸酯含量小于5质量份，则材料的熔融加工流动性可能比较差，并且海水降解性能也会降低。
在一个优选的实施方案中，所述的生物质填料为木粉、竹粉、淀粉、秸秆粉中的一种或几种混合物。生物质填料相比矿物填料具有明显的环保优势，并且成本低廉。但生物质填料的高温加工性能较差，这类填料跟聚酯材料在高于150℃条件下进行共混往往会伴随碳化、降解、水汽释放等副反应。
生物质填料都是刚性的易于海水降解腐烂的廉价粉末，由于相容性上的差异，这些生物质填料的含量大于100质量份时，则生物质填料含量较高，高温加工性能较差，必然导致材料机械性能和加工性能的恶化。
在一个优选的实施方案中，所述的成型助剂为乙撑双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺中的一种或几种混合物。这类助剂一方面可以改善三聚氰胺同PCL的相容性、改善高填充体系的流动性，另一方面其相对PCL较高的熔点及小分子特性可以起到异相成核的作用，提高PCL结晶速度，从而提高成型加工速度。
在本公开中脂肪酰胺类材料用作成型助剂，这类材料一方面是一种脱模剂，另一方面，其小分子、异相特性可以起到异相成核作用，提高聚合物基体的成和速度，从而改善复合材料的加工性能。当成型助剂的用量大于1质量份时，其小分子、异相特点会被强化，造成材料力学性能的下降。而当成型助剂的含量小于0.5质量份，其促进成核的作用会被弱化，从而使制品加工周期变长，生产效率降低。
所述的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种常见的可降解树脂，其熔点相对PCL要高，并且刚性更好。PBS同PCL一样都是脂肪族聚酯，并且主链中亚甲基含量较高，两者具有良好的相容性。
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种常见的可降解塑料，其熔点一般超过110℃，共混可改善低熔点的PCL树脂的耐热性。当其含量大于15质量份时，在本公开的熔融加工条件下会导致复合材料粘度过大而影响加工性能。需要特别指出的是，在本公开中，必须采用相对较低的熔融加工温度，因为一旦熔融加工温度过高，本公开中的乙醇酸酯(含有羟基)会同聚合物基体发生醇解反应，造成聚合物基体的分子量急剧降低，力学性能恶化。因此，本公开中聚丁二酸丁二醇酯的用量是不能过大的。当聚丁二酸丁二醇酯的含量小于5质量份的时候，复合材料的耐热性、刚性都会变差。
相应地，本公开还提供了一种制备海水降解复合材料的制备方法，包括如下步骤：
①称取100质量份的聚己内酯、0～100质量份的生物质填料、5～15质量份聚丁二酸丁二醇酯、0.5～1质量份的成型助剂，在高混机中混合2-10min，然后在双螺杆挤出机中130～150℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10～30质量份的酸中和剂、5～15质量份的乙醇酸酯在高混机中混合1-5min，然后在双螺杆挤出机中100～110℃挤出造粒，得到海水降解复合材料。
本公开实施例以聚己内酯为原料，并添加聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、酸中和剂、乙醇酸酯、生物质填料、成型助剂，通过挤出注塑制备该海水降解复合材料。本公开的各组分作用下，所得海水降解复合材料具有生物降解性，通过添加具有快速水解产酸特性的乙醇酸酯作为酸源，促进PCL等聚酯基体在海水中快速降解。
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本公开，但不以任何方式限制本公开。如无特殊说明，本公开所使用的原料，PCL来源于瑞典博斯托公司，牌号为capa-6800；PBS来源于德国巴斯夫公司，牌号N2490,生物质填料均为目数100目的市售材料；三聚氰胺来源于四川美丰化工公司，规格为300目、600目、800目、1000目和1250目几种；其余材料均为市售。
本公开的力学性能测试所用样条采用注塑成型制备，注塑机为东莞美特科瑞CREE-1775型注塑机，注塑温度100～110℃，模温20℃。
本公开中使用下述仪器测试材料的性能，按GB/T 1040-2006标准在RG1-5型电子万能试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公司生产)上进行拉伸性能测试；按GB/T 9341-2008标准在RG1-5型电子万能试验机(深圳市瑞格尔仪器有限公司生产)上进行弯曲性能测试；按GB/T 1634.1-2004标准在ZWY-0318型热变形维卡温度测试仪(扬州市道纯试验机械厂生产)中测热变形温度(高负荷)。
储存性能评价：将拉伸测试样条放恒温恒湿箱中进行老化试验，设定温度23℃、50％相对湿度，90天后测试样条的拉伸强度(记为T1)。将老化试验前的样条拉伸强度记为T0，并按照以下公式计算老化后拉伸强度保持率：
以23℃、50％相对湿度老化90天后样条的拉伸强度保持率作为评价本公开的海水降解复合材料储存稳定性的依据。在下文表1中所述的“拉伸强度保持率”为采用本储存性能评价方法得到的拉伸强度保持率数据。
海水降解试验：海水(海水取自东海，盐度为22％～23％)盛放于玻璃水缸中，然后将整个玻璃水缸放入恒温恒湿箱中(恒温恒湿箱设定温度23℃，50％相对湿度)以刻度线记下水面高度，由于海水的不断蒸发，采用补加清水的方法维持水面的高度，以保持海水的盐度，海水每个月更换一次。将制备的海水降解复合材料拉伸强度测试用的哑铃样条称重(海水降解测试前样条的重量记为m0)后浸泡在海水中进行降解试验，样品距离水面的距离为8cm，90天后取出哑铃样条，在45℃烘箱中干燥至恒重，记录海水降解后样条重量(记为m1)并按以下公式计算降解率：
在下文表1中所述的“降解率”为采用海水降解测试方法得到的降解率数据。
实施例
实施例1
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、0质量份的生物质填料、5质量份的PBS、0.5质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中130℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同30质量份的三聚氰胺(1250目)、15质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中100℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例2
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、100质量份竹粉、15质量份的PBS、1质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同15质量份的三聚氰胺(1250目)、10质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中100℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例3
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、0质量份的生物质填料、15质量份的PBS、1质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同15质量份的三聚氰胺(1250目)、10质量份的乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例4
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、15质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10质量份的三聚氰胺(1250目)、5质量份的乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中107℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例5
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、5质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中140℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10质量份的三聚氰胺(1250目)、5质量份的乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
PBS可能有细化结晶的作用，从而提高降解率
实施例6
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、15质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中145℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10质量份的三聚氰胺(1250目)、5质量份的乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中100℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例7
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份竹粉、10份PBS、0.8份油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中150℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(1250目)、11质量份的乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中100℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
表1列出了复合材料的性能测试结果。
实施例8(乙醇酸甲酯和淀粉)
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的淀粉、10质量份的PBS、0.4质量份的芥酸酰胺、0.4质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中145℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(1250目)、11质量份的乙醇酸甲酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例9(乙醇酸丁酯+丙酯和木粉、秸秆粉)
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、25质量份的木粉、25质量份的秸秆粉、10份PBS、0.4质量份的乙撑双硬脂酰胺、0.4质量份的硬脂酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中145℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(1250目)、5质量份乙醇酸丁酯、6质量份的乙醇酸丙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例10
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份竹粉、10质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中145℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(600目)、11质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中110℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例11
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中150℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(300目)、11质量份乙醇酸丁酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例12
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(800目)、11质量份乙醇酸丁酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
实施例13
一种海水降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同20质量份三聚氰胺(1000目)、11质量份乙醇酸丁酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
对比例1
一种可降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
PCL 100
生物质填料(竹粉) 50
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒在双螺杆挤出机中105℃再次挤出造粒，即得到可降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
对比例2
一种可降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10份PBS、0.8份油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10质量份三聚氰胺(1250目)、5质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
对比例3(无酸中和剂)
一种可降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10份PBS、0.8份油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同11质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
对比例4(无油酸酰胺)
一种可降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10份PBS、0.8份油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10质量份三聚氰胺(1250目)、5质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
对比例5(用三聚氰胺替代生物质填料)
一种可降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、10质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同70质量份三聚氰胺(1250目)、5质量份乙醇酸乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
复合材料的性能测试结果在表1中示出。
对比例6
一种可降解复合材料，按质量份由下述组分组成：
按如下方法制备：
①称取质量份为100份的PCL、50质量份的竹粉、10质量份的PBS、0.8质量份的油酸酰胺在高混合中混合5min，然后在双螺杆挤出机中135℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10质量份三聚氰胺(1250目)、5质量份柠檬酸三乙酯在高混机中混合2min，然后在双螺杆挤出机中105℃挤出造粒，即得到本公开的海水降解复合材料。
表1列出了复合材料的性能测试结果。
上述表1中，通过对比例1可以看出，单一将PCL同竹粉混合后，材料的机械性能较差，并且海水降解效果较差，尤其是注塑成型周期长达120s，加工性能很差；通过对比例2可以看出，在无酸中和剂和乙醇酸酯体系的情况下，材料的海水降解性能也比较差，加工性能一般；通过对比例3可以看出，在无酸中和剂的情况下，复合材料的降解性能和刚性受到了一定影响，最关键的是储存性能受到了很大影响，意味着对比例3的复合材料制备的制品器货架期会很短，缺乏使用价值；通过对比例4可以看出，当不含成型助剂时，注塑成型周期也比较长，达到了65s，加工性能较差；通过对比例5可以看出，当三聚氰胺含量过高时，复合材料的断裂伸长率大幅降低，复合材料韧性较差，耐用性较差；通过对比例6可以看出，当不使用乙醇酸乙酯时，降解率相对较低，仅有52％，因此也不能满足复合材料的生物降解方面的要求。
综上所述，通过实施例和对比例在力学性能、耐热性能、海水降解性能、储存性能、加工性能等方面的对比说明，本公开的海水降解复合材料具有制品力学性能好，货架期长，海水降解速度快等优势，具有非常高的生态价值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (8)
1.一种海水降解复合材料，其特征在于，按质量计，包括以下组分：
聚己内酯100质量份、
聚丁二酸丁二醇酯5～15质量份、
酸中和剂10～30质量份、
乙醇酸酯5～15质量份、
生物质填料0～100质量份、以及
成型助剂0.5～1质量份；
所述酸中和剂为三聚氰胺；
所述成型助剂为乙撑双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺中的一种或多种。
2.权利要求1所述的海水降解复合材料，其特征在于，所述三聚氰胺的规格目数高于600目。
3.权利要求1所述的海水降解复合材料，其特征在于，所述三聚氰胺的规格目数为600目至1250目。
4.权利要求1所述的海水降解复合材料，其特征在于，所述乙醇酸酯为乙醇酸甲酯、乙醇酸乙酯、乙醇酸丙酯、乙醇酸丁酯中的一种或多种。
5.权利要求4所述的海水降解复合材料，其特征在于，所述乙醇酸酯为乙醇酸乙酯。
6.权利要求1所述的海水降解复合材料，其特征在于，所述生物质填料为木粉、竹粉、淀粉、秸秆粉中的一种或多种。
7.一种制备权利要求1所述的海水降解复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
①称取100质量份的聚己内酯、0～100质量份的生物质填料、5～15质量份聚丁二酸丁二醇酯、0.5～1质量份的成型助剂，在高混机中混合2-10min，然后在双螺杆挤出机中130～150℃挤出造粒；
②将步骤①中获得的颗粒同10～30质量份的酸中和剂、5～15质量份的乙醇酸酯在高混机中混合1-5min，然后在双螺杆挤出机中100～110℃挤出造粒，得到海水降解复合材料。
8.权利要求7所述的海水降解复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤①中，在双螺杆挤出机中130～140℃挤出造粒。
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- 2020-12-17 CN CN202011494567.0A patent/CN112625414B/zh active Active
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