CN112961475A - 一种生物可降解塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、乙烯基改性木质素，步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备，步骤S3、塑料成型。本发明还提供了一种根据所述生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。本发明公开的生物可降解塑料机械力学性能和加工流动性较好，使用寿命较长，耐老化性能、性能稳定性和生物可降解能力强。

Description

一种生物可降解塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料技术领域，尤其涉及一种生物可降解塑料及其制备方法。
背景技术
随着工业时代的不断发展，以聚乙烯、聚氯乙烯为代表的塑料制品如雨后春笋般涌入了人们的生活，因其质量轻、强度高、化学性能稳定及廉价等优点，被广泛应用于工业、农业以及人民生活的各个领域，并与钢铁、木材、水泥并列成为国民经济的四大支柱材料。但塑料大量使用后随之也带来了大量的固体废弃物，产生白色污染，尤其是一次性使用塑料制品如食品包装袋、饮料瓶、农用薄膜等的广泛使用，使大量的固体废弃物留在公共场所和海洋中，或残留在耕地的土层中，这些固体废弃物在自然条件下难以分解，造成长期的，深层次的生态环境问题，严重污染人类的生存环境，成为世界性的公害。
由于人类对塑料制品越来越依赖，直接结果就是导致白色污染对环境破坏日益加重，各国政府也越来越重视废旧塑料制品造成的各种环境问题，为了保护我们人类的居住生活的环境，绿色和低碳经济是当今世界发展的主题，生物基和生物可降解塑料替代化石基(石油和煤炭等)塑料的趋势不可逆转。然而，现有的可降解塑料存在诸多亟待解决的技术问题，如生物基材料直接与塑料共混制备而成的可降解塑料成本高，降解不完全，降解不可控；市面上的可降解塑料为了达到较高的降解率，通常添加大量的生物质材料，导致其机械力学性能和加工流动性较差，使用寿命较短，耐老化性能、性能稳定性和降解能力有待进一步提高。
例如，申请号为201210404923.4的中国发明专利公开了一种可降解塑料及其制备方法，塑料是由超细化淀粉、超细化植物粉、合成降解树脂、合成树脂、增塑剂、助氧化剂、增容剂、润滑剂、光敏剂、热敏剂、降解控制剂组成，具有降解彻底，降解速度快的特点，但是由于超细化淀粉、超细化植物粉的比例较大，制作成本相对较大，且成品的稳定性较差。
因此，开发一种机械力学性能和加工流动性较好，使用寿命较长，耐老化性能、性能稳定性和生物可降解能力强的生物可降解塑料符合市场需求，具有较高的市场价值和应用前景，对有效控制白色污染起着至关重要的作用。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在0-10℃，逐滴加入丙烯酰氯，1-2小时内滴完，后在30-40℃下搅拌反应2-4小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤3-6次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为90-110℃，压力为30-50KPa下搅拌酯化反应1-2小时，然后将温度升高到150-170℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为20-40kPa，反应时间为2-4h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为20-50Pa，温度为160-180℃，反应时间为6-8h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物3-6次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
优选的，步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:(3-5):(0.04-0.06):(0.1-0.15)。
优选的，所述有机溶剂为二氧六环。
优选的，步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:(0.8-1.2):(0.1-0.2):(6-10)。
优选的，所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比(2-3):1混合而成。
优选的，所述阻聚剂为1,4-萘醌。
优选的，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为(1-2):(4-6):(1-2):(0.3-0.5):(0.1-0.3):(0.08-0.12):(0.3-0.6):0.3。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
优选的，所述含双键的酯化淀粉是按申请号为201811170771.X的中国发明专利实施例1的方法制成的改性淀粉1。
优选的，所述生物质纤维为竹浆纤维、麻浆纤维、甲壳素纤维、海藻纤维中的至少一种。
优选的，所述生物质纤维的平均直径为5-15μm，长径比为(30-50):1。
优选的，所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为170～180℃，螺杆的第二段的加热温度为185～200℃，螺杆的第三段的加热温度为205～215℃，模头的加热温度为220～230℃。
本发明的另一个目的，在于提供一种根据所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的生物可降解塑料的制备方法，该制备方法简单易行，原料来源广泛，对设备依赖性小，制备效果和成品合格率高，适合连续规模化生产。
(2)本发明提供的生物可降解塑料，克服了现有的可降解塑料成本高，降解不完全，降解不可控；为了达到较高的降解率，通常添加大量的生物质材料，导致其机械力学性能和加工流动性较差，使用寿命较短，耐老化性能、性能稳定性和降解能力有待进一步提高的缺陷；通过各组分协同作用，使得制成制成的生物可降解塑料机械力学性能和加工流动性较好，使用寿命较长，耐老化性能、性能稳定性和生物可降解能力强。
(3)本发明提供的生物可降解塑料，结合了木质素、聚乳酸、聚酯、碳酸酯、聚烯烃和三甲基硅氧基二苯酮结构的优点，协同作用，使得制成的塑料综合性能和性能稳定性更佳，废弃后，塑料降解能力强。
(4)本发明提供的生物可降解塑料，乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯和2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮这些含有不饱和烯键的原料在塑料成型过程中在引发剂的作用下，发生共聚交联反应，形成三纬网络结构，使得塑料机械力学性能、耐老化性能和性能稳定性更佳，使用寿命更长。
(5)本发明提供的生物可降解塑料，2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮在塑料使用过程中充当抗老化的作用，在废弃后，其又可以充当光敏作用，能促进其降解；顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的引入能有效改善塑料的塑性，提高其加工性能，无需额外添加增塑剂，避免了增塑剂的添加带来的环境问题和对加工流动性的影响；通过分子设计，使得各主要组分均以化学连接，有效改善了它们之间的相容性，避免了直接共混带来的相分离问题，有效延长了其使用寿命。通过顺丁烯二酸与端羟基聚乳酸的缩聚，在分子主链上引入乙烯基，能更好地改善分子结构致密度，提高综合性能。添加的生物质纤维能改善可降解性能，且其与基材相容性好，能对塑料起到增强作用。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例中涉及到的所述含双键的酯化淀粉是按申请号为201811170771.X的中国发明专利实施例1的方法制成的改性淀粉1。
实施例1
一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在0℃，逐滴加入丙烯酰氯，1小时内滴完，后在30℃下搅拌反应2小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤3次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为90℃，压力为30KPa下搅拌酯化反应1小时，然后将温度升高到150℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为20kPa，反应时间为2h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为20Pa，温度为160℃，反应时间为6h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物3次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:3:0.04:0.1；所述有机溶剂为二氧六环。
步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:0.8:0.1:6；所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比2:1混合而成；所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气。
步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为1:4:1:0.3:0.1:0.08:0.3:0.3；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述生物质纤维为竹浆纤维；所述生物质纤维的平均直径为5μm，长径比为30:1。
所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为170℃，螺杆的第二段的加热温度为185℃，螺杆的第三段的加热温度为205℃，模头的加热温度为220℃。
一种根据所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
实施例2
一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在2℃，逐滴加入丙烯酰氯，1.2小时内滴完，后在33℃下搅拌反应2.5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤4次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为95℃，压力为35KPa下搅拌酯化反应1.2小时，然后将温度升高到155℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为25kPa，反应时间为2.5h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为30Pa，温度为165℃，反应时间为6.5h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物4次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:3.5:0.045:0.12；所述有机溶剂为二氧六环。
步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:0.9:0.13:7；所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比2.3:1混合而成；所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述惰性气体为氦气。
步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为1.2:4.5:1.3:0.35:0.15:0.09:0.4:0.3；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560；所述引发剂为偶氮二异庚腈。
所述生物质纤维为麻浆纤维；所述生物质纤维的平均直径为8μm，长径比为35:1。
所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为173℃，螺杆的第二段的加热温度为190℃，螺杆的第三段的加热温度为208℃，模头的加热温度为222℃。
一种根据所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
实施例3
一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在5℃，逐滴加入丙烯酰氯，1.5小时内滴完，后在35℃下搅拌反应3小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤5次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为100℃，压力为40KPa下搅拌酯化反应1.5小时，然后将温度升高到160℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为30kPa，反应时间为3h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为35Pa，温度为170℃，反应时间为7h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物5次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:4:0.05:0.13；所述有机溶剂为二氧六环。
步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1:0.15:8；所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比2.5:1混合而成；所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基乙酰胺；所述惰性气体为氖气。
步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为1.5:5:1.5:0.4:0.2:0.1:0.45:0.3；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述生物质纤维为甲壳素纤维；所述生物质纤维的平均直径为10μm，长径比为40:1。
所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为175℃，螺杆的第二段的加热温度为193℃，螺杆的第三段的加热温度为210℃，模头的加热温度为225℃。
一种根据所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
实施例4
一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在9℃，逐滴加入丙烯酰氯，1.8小时内滴完，后在38℃下搅拌反应3.5小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤6次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为108℃，压力为45KPa下搅拌酯化反应1.8小时，然后将温度升高到165℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为35kPa，反应时间为3.5h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为45Pa，温度为175℃，反应时间为7.5h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物6次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:4.5:0.055:0.14；所述有机溶剂为二氧六环。
步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1.1:0.18:9.5；所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比2.8:1混合而成；所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:1:3:2混合而成；所述惰性气体为氩气。
步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为1.8:5.5:1.8:0.45:0.25:0.11:0.55:0.3；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:3:2混合而成；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成。
所述生物质纤维为竹浆纤维、麻浆纤维、甲壳素纤维、海藻纤维按质量比1:2:3:2混合而成；所述生物质纤维的平均直径为13μm，长径比为45:1。
所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为178℃，螺杆的第二段的加热温度为196℃，螺杆的第三段的加热温度为213℃，模头的加热温度为228℃。
一种根据所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
实施例5
一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在10℃，逐滴加入丙烯酰氯，2小时内滴完，后在40℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤6次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为110℃，压力为50KPa下搅拌酯化反应2小时，然后将温度升高到170℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为40kPa，反应时间为4h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为50Pa，温度为180℃，反应时间为8h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物6次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:5:0.06:0.15；所述有机溶剂为二氧六环。
步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:1.2:0.2:10；所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比3:1混合而成；所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述惰性气体为氮气。
步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为2:6:2:0.5:0.3:0.12:0.6:0.3；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述引发剂为偶氮二异庚腈。
所述生物质纤维为海藻纤维；所述生物质纤维的平均直径为15μm，长径比为50:1。
所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为180℃，螺杆的第二段的加热温度为200℃，螺杆的第三段的加热温度为215℃，模头的加热温度为230℃。
一种根据所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
对比例1
本例提供一种生物可降解塑料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮。
对比例2
本例提供一种生物可降解塑料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加双(2-甲基烯丙基)碳酸酯。
对比例3
本例提供一种生物可降解塑料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加乙烯基改性木质素。
对比例4
本例提供一种生物可降解塑料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是用端羟基聚乳酸代替顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物。
对比例5
本例提供一种生物可降解塑料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是用木质素代替乙烯基改性木质素。
对上述实施例1-5以及对比例1-5所得生物可降解塑料进行测试，测试结果和测试方法见表1；其中耐老化性是将各例样品在90℃×100h下进行人工加速热老化后拉伸强度的保留率。
表1实施例及对比例生物可降解塑料性能
测试项目 拉伸强度(MPa) 耐老化性能(％) 80天生物降解率(％)
检测方法 GB/T1040-1992 — GB/T19277.1-2011
实施例1 47.8 95.8 95.0
实施例2 49.5 96.2 95.3
实施例3 51.3 96.7 95.8
实施例4 53.1 97.4 96.4
实施例5 55.0 98.2 96.7
对比例1 43.4 89.6 95.3
对比例2 39.8 94.2 90.6
对比例3 37.6 93.7 89.0
对比例4 35.9 93.0 95.3
对比例5 38.8 94.5 95.4
从表1可见，本发明实施例公开的生物可降解塑料，与对比例产品相比，具有更加优异的机械力学性能、耐老化性和可生物降解性，这是各组分协同作用的结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、乙烯基改性木质素：将木质素加入到有机溶剂中搅拌均匀后，再加入无水吡啶，冰水混合物中搅拌均匀，后保持温度在0-10℃，逐滴加入丙烯酰氯，1-2小时内滴完，后在30-40℃下搅拌反应2-4小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醇洗涤3-6次，最后旋蒸除去乙醇，得到乙烯基改性木质素；
步骤S2、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物的制备：将顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂加入到高沸点溶剂中，得到反应液，然后将反应液转移到反应釜中，用惰性气体置换釜内空气，后在温度为90-110℃，压力为30-50KPa下搅拌酯化反应1-2小时，然后将温度升高到150-170℃进行预缩聚反应，预缩聚阶段反应压力为20-40kPa，反应时间为2-4h；然后缓慢抽真空，调节反应压力为20-50Pa，温度为160-180℃，反应时间为6-8h，反应结束后，冷却至室温，在水中沉出，后用乙醚洗涤产物3-6次，最后旋蒸除去残留的乙醚，得到顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物；
步骤S3、塑料成型：将经过步骤S1制成的乙烯基改性木质素、经过步骤S2制成的顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮混合均匀后得到混合物料，然后将混合物料投入注塑机中注塑成型，得到生物可降解塑料。
2.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述木质素、有机溶剂、无水吡啶、丙烯酰氯的质量比为1:(3-5):(0.04-0.06):(0.1-0.15)。
3.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氧六环。
4.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述顺丁烯二酸、端羟基聚乳酸、催化剂、阻聚剂、高沸点溶剂的摩尔比为1:1:(0.8-1.2):(0.1-0.2):(6-10)。
5.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶按质量比(2-3):1混合而成。
6.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述乙烯基改性木质素、顺丁烯二酸/端羟基聚乳酸缩聚物、含双键的酯化淀粉、生物质纤维、偶联剂、引发剂、双(2-甲基烯丙基)碳酸酯、2-三甲基硅氧基-4-烯丙氧基二苯基酮的质量比为(1-2):(4-6):(1-2):(0.3-0.5):(0.1-0.3):(0.08-0.12):(0.3-0.6):0.3。
8.根据权利要求1所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述生物质纤维为竹浆纤维、麻浆纤维、甲壳素纤维、海藻纤维中的至少一种；所述生物质纤维的平均直径为5-15μm，长径比为(30-50):1。
9.根据权利要求1-8任一项所述的生物可降解塑料的制备方法，其特征在于，所述注塑成型采用螺杆式注塑机进行，螺杆的第一段的加热温度为170～180℃，螺杆的第二段的加热温度为185～200℃，螺杆的第三段的加热温度为205～215℃，模头的加热温度为220～230℃。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述一种生物可降解塑料的制备方法制备得到的生物可降解塑料。
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