CN117005237A - 聚羟基脂肪酸酯水分散体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚羟基脂肪酸酯水分散体及其制备方法，该制备方法包括：S100、采用马来酸酐对聚羟基脂肪酸酯进行处理，获得改性聚羟基脂肪酸酯；S200、采用高速混合机，将S100获得的改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂、碳酸氢钠进行混合，获得预混物；S300、采用螺杆挤出机，将S200获得的预混物、无机填料、生物粉体、降解催化剂、乳化剂、抗氧化剂、聚乙烯醇和水进行共混并挤出，获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。本发明的制备方法能够获得易于降解、环境友好的聚羟基脂肪酸酯，该聚羟基脂肪酸酯的水分散体性能稳定。

Description

聚羟基脂肪酸酯水分散体及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料加工制造的技术领域，具体而言，涉及一种聚羟基脂肪酸酯水分散体及其制备方法。

背景技术

将树脂材料的水分散体涂布或施加于纸张的表面，可以赋予纸张疏水、防水的性能，由此制备纸杯、餐盒等一次性餐具类制品。聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)材料本身具有疏水性质，并且其具有良好的生物相容性和可降解性能，因此其在一次性餐具制造的领域，聚羟基脂肪酸酯水分散体有着广泛的潜在应用前景。

聚羟基脂肪酸酯是一种存在于细菌体内的聚酯类天然高分子材料，其主要作为细胞内碳源和能源的贮藏性物质而存在。目前，聚羟基脂肪酸酯的合成方法主要包括生物合成法(例如：细菌合成法以及基因工程法)和化学合成法。由于聚羟基脂肪酸酯具有不同的单体结构，因此其种类繁多。现有技术中既有由短链单体组成的聚羟基脂肪酸酯，也有由中长链单体组成的聚羟基脂肪酸酯，还有由不同种类单体组成的共聚物。其中最常见的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)及PHB和PHV的共聚物(PHBV)。聚羟基脂肪酸酯还具有光学活性、压电性、气体相隔性等许多优秀性能，因而除了可以在可降解塑料工业中得以推广应用，也可能在医疗、制药、电子等高附加值领域得到应用。其中，聚羟基脂肪酸酯可被制成薄膜，也可以被纺成纤维或制成织物。因此，聚羟基脂肪酸酯不仅可以作为一次性餐具的防水涂层，还可广泛应用于手术缝合线、个人卫生用品、药物控释等诸多领域。

聚羟基脂肪酸酯最大的特点是几乎在任何环境(堆肥、土壤、海水)中都可以被微生物分解。由于聚羟基脂肪酸酯具有类似于化工塑料的物化特性和生物可降解性，能够缓解目前越来越严重的“白色污染”问题，因此其已经开始被作为可降解塑料而得到应用。

对于作为一次性餐具防水涂层的聚羟基脂肪酸酯材料而言，如何提高其水分散体系的稳定性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高聚羟基脂肪酸酯水分散体的稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种聚羟基脂肪酸酯水分散体的制备方法，包括：

S100、采用马来酸酐对聚羟基脂肪酸酯进行处理，获得改性聚羟基脂肪酸酯；

S200、采用高速混合机，将S100获得的改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂、碳酸氢钠进行混合，获得预混物；

S300、采用螺杆挤出机，将S200获得的预混物、无机填料、生物粉体、降解催化剂、乳化剂、抗氧化剂、聚乙烯醇和水进行共混并挤出，获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

在上述任一技术方案中，在S200中，相容剂包括以下至少之一或其组合：聚左旋乳酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物；和/润滑剂包括以下至少之一或其组合：聚乙烯蜡、石蜡、甘油、白油、硬脂酸、硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺；和/或增塑剂包括以下至少之一或其组合：乙二醇、甘油、丙二醇、邻苯二甲酸二甲酯。

在上述任一技术方案中，在S300中，无机填料包括以下至少之一或其组合：氧化硅、氧化铝、碳酸钙、滑石粉、玻璃粉；和/或生物粉体包括以下至少之一或其组合：秸秆粉、稻壳粉、椰壳粉；和/或降解催化剂包括以下至少之一或其组合：十八酸铁、十八烯酸铜；和/或乳化剂包括以下至少之一或其组合：单油酸甘油酯、大豆卵磷脂、吐温60、吐温80；和/或抗氧化剂包括以下至少之一或其组合：4，4-二氨基二苯醚、烷基化二苯胺、二烷基二硫代磷酸锌。

在上述任一技术方案中，S100具体包括：

S110、按聚羟基脂肪酸酯：有机溶剂＝(10-20)：100的质量比，将聚羟基脂肪酸酯和有机溶剂在惰性气体保护下混合搅拌，获得混合物料；

S120、按引发剂：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯＝(1-2)：(8-12)：100的质量比，将引发剂和马来酸酐加入混合物料，加热搅拌，获得改性聚羟基脂肪酸酯。

在上述任一技术方案中，在S110中，有机溶剂为二氯甲烷；和/或在S120中，引发剂为过氧化苯甲酰；和/或在S120中，加热搅拌的温度条件为45℃至55℃；和/或在S120中，加热搅拌的时间为5h至6h。

在上述任一技术方案中，S200具体包括：

S210、按改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：相容剂：润滑剂：增塑剂：碳酸氢钠＝100：(10-15)：(2-4)：(2-4)：(2-4)：(4-6)的质量比，将改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂和碳酸氢钠加入高速混合机；

S220、控制高速混合机以280r/min至340r/min的转速运行20min至30min，获得预混物。

在上述任一技术方案中，S300具体包括：

S310、按预混物：无机填料：生物粉体：降解催化剂＝100：(4-6)：(4-6)：(0.5-1.5)的质量比，将预混物、无机填料、生物粉体和降解催化剂送入螺杆挤出机的第一区间，搅拌均匀后进行保温保压处理，获得第一混合物；

S320、按预混物：乳化剂：抗氧化剂＝100：(4-8)：(2-4)的质量比，将第一混合物送入螺杆挤出机的第二区间并添加乳化剂和抗氧化剂，进行熔融共混处理，获得第二混合物；

S330、按预混物：聚乙烯醇：水＝100：(40-80)：(100-400)的质量比，将第二混合物送入螺杆挤出机的第三区间并添加聚乙烯醇和水，进行搅拌乳化处理，挤出后获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

在上述任一技术方案中，在S310中，无机填料为氧化硅，生物粉体为秸秆粉，降解催化剂为十八烯酸铜；在S320中，乳化剂为吐温80，抗氧化剂为烷基化二苯胺。

在上述任一技术方案中，在S310中，保温保压处理的温度条件为50℃至55℃，保温保压处理的压力条件为7.5MPa至10.0MPa，保温保压处理的时间为1h至2h；在S320中，在第二区间内，熔融共混处理的温度条件为140℃至160℃；在S330中，在第三区间内，添加聚乙烯醇和水的方式为：将聚乙烯醇和水混合均匀并加热至60℃至80℃后，共同添加至温度为70℃至110℃的第二混合物中。

本发明还提供了一种聚羟基脂肪酸酯水分散体，聚羟基脂肪酸酯水分散体采用如上述任一技术方案的制备方法获得。

有益效果

本发明提供的聚羟基脂肪酸酯水分散体的制备方法首先采用马来酸酐对聚羟基脂肪酸酯进行处理，获得改性聚羟基脂肪酸酯。马来酸酐作为枝接单体，主要起偶联相容的作用，其能够改善聚羟基脂肪酸酯与其他原料之间的相容性和分散均匀程度。尤其，本发明利用S100的枝接改性处理，能够促进生物粉体和无机填料在聚羟基脂肪酸酯之中的均匀分散，由此提高聚羟基脂肪酸酯水分散体的均匀程度和分散稳定性。在改性处理之后，本发明通过S200，将S100获得的改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂、碳酸氢钠进行混合，获得预混物。其中，聚丁二酸丁二醇酯相对容易被自然界中的多种微生物或动植物内的酶分解代谢，环境友好程度较好，并能够提高聚羟基脂肪酸酯的耐热性能、拉伸屈服强度以及加工性能。最后，本发明通过S300，将S200获得的预混物、无机填料、生物粉体、降解催化剂、乳化剂、抗氧化剂、聚乙烯醇和水进行共混并挤出，获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。无机填料用于提高聚羟基脂肪酸酯的机械性能，并赋予其较好的隔热性能。生物粉体和降解催化剂用于提高聚羟基脂肪酸酯的环境友好程度，并进一步降低其分解难度。综上，本发明能够获得易于降解、环境友好的聚羟基脂肪酸酯，该聚羟基脂肪酸酯水分散体分散均匀、性能稳定。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合对本发明的具体实施例做详细的说明。

作为食品包装纸阻隔涂层剂的聚羟基脂肪酸酯水分散体，因其良好的可降解性能而在近年来成为了本领域技术人员的研究热点。为了保证聚羟基脂肪酸酯在水相中均匀分散，需要将聚羟基脂肪酸酯与乳化剂、分散剂、增塑剂等多种添加剂混合，进而加水制备水分散体。如何提高聚羟基脂肪酸酯在水分散体系中的均匀性和分散稳定程度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

为了提高聚羟基脂肪酸酯水分散体的分散均匀程度和分散稳定性能，本发明实施例提供了一种聚羟基脂肪酸酯水分散体的制备方法，包括：

S100、采用马来酸酐对聚羟基脂肪酸酯进行处理，获得改性聚羟基脂肪酸酯；

S200、采用高速混合机，将S100获得的改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂、碳酸氢钠进行混合，获得预混物；

S300、采用螺杆挤出机，将S200获得的预混物、无机填料、生物粉体、降解催化剂、乳化剂、抗氧化剂、聚乙烯醇和水进行共混并挤出，获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

马来酸酐，又称失水苹果酸酐，其被用作玻纤和矿物、木粉等填料改性的聚合物材料的界面改性剂。接枝马来酸酐能够赋予聚合物更好的极性和相容性。因此，在本发明实施例中，马来酸酐作为枝接单体，可以起到促进偶联相容的作用，由此能够改善聚羟基脂肪酸酯与其他原料之间的相容性和分散均匀程度。本发明实施例利用S100的枝接改性处理，能够促进生物粉体和无机填料在聚羟基脂肪酸酯之中的均匀分散，由此提高聚羟基脂肪酸酯水分散体的均匀程度和分散稳定性。

需要说明的是，本发明实施例采用的原料均可通过商业采购的途径获得。

在本发明的部分实施方式中，在S200中，相容剂包括以下至少之一或其组合：聚左旋乳酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。相容剂的加入能够改善改性聚羟基脂肪酸酯和聚丁二酸丁二醇酯之间的相容性。

在本发明的部分实施方式中，在S200中，润滑剂包括以下至少之一或其组合：聚乙烯蜡、石蜡、甘油、白油、硬脂酸、硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺。润滑剂可减少聚合物的内摩擦，增加聚合物的熔融速率和熔体变形性，降低聚合物原料与设备表面的黏附力，使其受到机械的剪切力降至最少。

在本发明的部分实施方式中，在S200中，增塑剂包括以下至少之一或其组合：乙二醇、甘油、丙二醇、邻苯二甲酸二甲酯。增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的作用力，降低熔融温度和熔体黏度，改善其成型加工性能，赋予聚合物制品柔韧性。

在本发明的部分实施方式中，在S300中，无机填料包括以下至少之一或其组合：氧化硅、氧化铝、碳酸钙、滑石粉、玻璃粉。无机填料用于提高聚羟基脂肪酸酯的机械强度和耐热隔热性能。

在本发明的部分实施方式中，在S300中，生物粉体包括以下至少之一或其组合：秸秆粉、稻壳粉、椰壳粉。生物粉体用于提高聚羟基脂肪酸酯的环境友好程度，并进一步降低其分解难度，降低其生产成本。

在本发明的部分实施方式中，在S300中，降解催化剂包括以下至少之一或其组合：十八酸铁、十八烯酸铜。上述降解催化剂在光子激发的条件下，其金属离子的电子跃迁转移至聚合物，从而产生自由基，以达到协同促进和诱发聚酯材料降解的目的。因此，降解催化剂可以用于促进聚羟基脂肪酸酯的降解，从而提升聚羟基脂肪酸酯的可降解性能。

在本发明的部分实施方式中，在S300中，乳化剂包括以下至少之一或其组合：单油酸甘油酯、大豆卵磷脂、吐温60、吐温80。乳化剂能够促使聚羟基脂肪酸酯与水形成聚羟基脂肪酸酯水分散体。

在本发明的部分实施方式中，在S300中，抗氧化剂包括以下至少之一或其组合：4，4-二氨基二苯醚、烷基化二苯胺、二烷基二硫代磷酸锌。抗氧化剂使得聚羟基脂肪酸酯不易发生热氧降解反应，减缓其老化，延长其使用寿命。

在本发明的部分实施方式中，S100具体包括：

S110、按聚羟基脂肪酸酯：有机溶剂＝(10-20)：100的质量比，将聚羟基脂肪酸酯和有机溶剂在惰性气体保护下混合搅拌，获得混合物料；

S120、按引发剂：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯＝(1-2)：(8-12)：100的质量比，将引发剂和马来酸酐加入混合物料，加热搅拌，获得改性聚羟基脂肪酸酯。

其中，在S110中，有机溶剂为二氯甲烷。在S120中，引发剂为过氧化苯甲酰。在S120中，加热搅拌的温度条件为45℃至55℃。在S120中，加热搅拌的时间为5h至6h。

优选地，聚羟基脂肪酸酯：有机溶剂的质量比为20：100。

优选地，引发剂：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯的质量比为1：10：100。

示例性地，上述S110至S120的具体实施方式如下。

按质量比为100：10：1称取聚羟基脂肪酸酯、马来酸酐以及过氧化苯甲酰，将聚羟基脂肪酸酯倒进三口烧瓶，并添加五倍质量的二氯甲烷，同时通入氮气保护，将聚羟基脂肪酸酯和二氯甲烷搅拌均匀，少量多次地向三口烧瓶中添加马来酸酐和过氧化苯甲酰，在50℃的温度条件下搅拌反应6小时，对所得的产物采用丙酮进行抽提，抽提完成后，对获得的改性聚羟基脂肪酸酯进行干燥。

在本发明的部分实施方式中，S200具体包括：

S210、按改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：相容剂：润滑剂：增塑剂：碳酸氢钠＝100：(10-15)：(2-4)：(2-4)：(2-4)：(4-6)的质量比，将改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂和碳酸氢钠加入高速混合机；

S220、控制高速混合机以280r/min至340r/min的转速运行20min至30min，获得预混物。

优选地，改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：相容剂：润滑剂：增塑剂：碳酸氢钠的质量比为100：12：3：2：2：5。

优选地，高速混合机的转速为300r/min，高速混合机的运行时间为30min。

通过高速混合机，将上述原料进行混合，并采用所获得的预混物进行后续的熔融和乳化，能够提高改性聚羟基脂肪酸酯与其他原料的混合均匀程度。

在本发明的部分实施方式中，S300具体包括：

S310、按预混物：无机填料：生物粉体：降解催化剂＝100：(4-6)：(4-6)：(0.5-1.5)的质量比，将预混物、无机填料、生物粉体和降解催化剂送入螺杆挤出机的第一区间，搅拌均匀后进行保温保压处理，获得第一混合物；

S320、按预混物：乳化剂：抗氧化剂＝100：(4-8)：(2-4)的质量比，将第一混合物送入螺杆挤出机的第二区间并添加乳化剂和抗氧化剂，进行熔融共混处理，获得第二混合物；

S330、按预混物：聚乙烯醇：水＝100：(40-80)：(100-400)的质量比，将第二混合物送入螺杆挤出机的第三区间并添加聚乙烯醇和水，进行搅拌乳化处理，挤出后获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

可以理解，在上述S320或S330中，本领域技术人员还可以根据实际需要，添加成膜助剂、保护载体、流平剂、流变剂、pH调节剂、消泡剂等其他助剂。上述助剂的具体型号和添加量，可由本领域技术人员根据实际需要进行选择和调整。

优选地，在S310中，无机填料为氧化硅，生物粉体为秸秆粉，降解催化剂为十八烯酸铜。

优选地，在S320中，乳化剂为吐温80，抗氧化剂为烷基化二苯胺。

优选地，在S310中，保温保压处理的温度条件为50℃至55℃，保温保压处理的压力条件为7.5MPa至10.0MPa，保温保压处理的时间为1h至2h。

优选地，在S320中，在第二区间内，熔融共混处理的温度条件为140℃至160℃。

优选地，在S330中，在第三区间内，添加聚乙烯醇和水的方式为：将聚乙烯醇和水混合均匀并加热至60℃至80℃后，共同添加至温度为70℃至110℃的第二混合物中。

优选地，预混物：无机填料：生物粉体：降解催化剂的质量比为100：6：6：1。

优选地，预混物：乳化剂：抗氧化剂的质量比为100：8：2。

优选地，预混物：聚乙烯醇：水的质量比为100：40：200。

如上文所述，无机填料、生物粉体和降解催化剂分别能够提高聚羟基脂肪酸酯的机械强度和耐热隔热性能、降低其分解难度，以及进一步促进和诱导其降解。因此，上述原料的添加是十分必要的。

然而，在将上述原料添加至聚羟基脂肪酸酯的过程中，会遇到如下问题：无机填料、生物粉体和降解催化剂的物理性能，尤其是极性和表面活性，与聚羟基脂肪酸酯之间的差异较大。导致无机填料、生物粉体和降解催化剂难以在聚羟基脂肪酸酯中均匀分散，容易出现分层、团聚等问题。

为此，本发明实施例在螺杆挤出机的第一区间，对包括聚羟基脂肪酸酯的预混物，以及无机填料、生物粉体和降解催化剂进行加热加压和保温保压处理。保温保压处理的温度条件为50℃至55℃，保温保压处理的压力条件为7.5MPa至10.0MPa，保温保压处理的时间为1h至2h。

可以理解，在S200的预混物制备工艺中添加有碳酸氢钠，碳酸氢钠的热分解温度为50℃。因此，在S310中，50℃至55℃的温度条件使得预混物中的碳酸氢钠被加热分解，形成二氧化碳。50℃至55℃的温度条件和7.5MPa至10.0MPa的压力条件使得在预混物、无机填料、生物粉体和降解催化剂中均匀分布的二氧化碳达到超临界状态。超临界状态的二氧化碳有助于促进改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂之间的相容，并提高改性聚羟基脂肪酸酯与无机填料、生物粉体以及降解催化剂之间的混合均匀程度和分散均匀程度。

可以理解，在螺杆挤出机的第一区间具有密封环境，第一区间的内腔连接有保护气体输送管路，保护气体输送管路与第一区间的内腔之间设有阀门。保护气体输送管路用于向第一区间的内腔输送保护气体，以调控内腔中的气压。

可以理解，在螺杆挤出机的第一区间设有排气阀，排气阀用于排出气体，以在气压过高的情况下调控内腔中的气压。

在通过S310获得第一混合物后，本发明实施例通过S320，在螺杆挤出机的第二区间中对原料进行熔融共混处理，根据聚羟基脂肪酸酯的物理属性，本发明实施例将第二区间的温度控制为140℃至160℃。

可以理解，S330的目的是将熔融共混后的含有聚羟基脂肪酸酯的聚合物加水以及聚乙烯醇，配制为稳定的聚羟基脂肪酸酯水分散体。其中，可以将聚乙烯醇和水提前混合并进行预热，以提高混合效果。

可以理解，为了实现混合乳化，第三区间的温度低于第二区间的温度。换言之，在来自第二区间的物料进入第三区间后，可以先对其进行搅拌，待温度下降至70℃至110℃后，再添加经过预热的聚乙烯醇和水的混合物。

可以理解，物料在螺杆挤出机的各个区间内，都被持续地搅拌和混合。尤其在S330中，持续地搅拌是促使聚羟基脂肪酸酯被乳化并形成水分散体的关键。本领域技术人员根据实际需要，对螺杆挤出机的转速进行选择和调整。

优选地，在S330中，还添加有普鲁兰多糖。普鲁兰多糖是一种由出芽短梗霉发酵所产生的类似葡聚糖、黄原胶的胞外水溶性粘质多糖。普鲁兰多糖能够提高聚羟基脂肪酸酯的成膜性能，并进一步促进聚羟基脂肪酸酯的生物降解速率，使得其可降解能力提高。

示例性地，S330具体包括：按预混物：普鲁兰多糖：聚乙烯醇：水＝100：(4-10)：(40-80)：(100-400)的质量比，将第二混合物送入螺杆挤出机的第三区间并添加普鲁兰多糖、聚乙烯醇和水，进行搅拌乳化处理，挤出后获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

实施例1

本实施例制备了一种聚羟基脂肪酸酯水分散体，其制备工艺包括如下步骤：

S1、按聚羟基脂肪酸酯：二氯甲烷＝20：100的质量比，将聚羟基脂肪酸酯和二氯甲烷在氮气保护下混合搅拌，获得混合物料；

S2、按过氧化苯甲酰：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯＝1：10：100的质量比，将过氧化苯甲酰引发剂和马来酸酐加入混合物料，在50℃的温度条件下加热搅拌6小时，获得改性聚羟基脂肪酸酯；

S3、按改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：聚左旋乳酸：聚乙烯蜡：丙二醇：碳酸氢钠＝100：12：3：2：2：5的质量比，将改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚左旋乳酸相容剂、聚乙烯蜡润滑剂、丙二醇增塑剂和碳酸氢钠加入高速混合机；

S4、控制高速混合机以300r/min的转速运行30min，获得预混物；

S5、按预混物：为氧化硅：秸秆粉：十八烯酸铜＝100：6：6：1的质量比，将预混物、为氧化硅无机填料、秸秆粉和十八烯酸铜降解催化剂送入螺杆挤出机的第一区间，搅拌均匀后进行52℃温度条件和7.8MPa压力条件的保温保压处理2h，获得第一混合物；

S6、按预混物：吐温80：烷基化二苯胺＝100：8：2的质量比，将第一混合物送入螺杆挤出机的第二区间并添加吐温80乳化剂和烷基化二苯胺抗氧化剂，在150℃的温度条件下进行熔融共混处理，获得第二混合物；

S7、按预混物：聚乙烯醇：水＝100：40：200的质量比，将第二混合物送入螺杆挤出机的第三区间，将聚乙烯醇和水混合均匀并加热至70℃后，共同添加至含有温度为90℃的第二混合物的第三区间中，进行搅拌乳化处理，挤出后获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

实施例2

本实施例制备了一种聚羟基脂肪酸酯水分散体，其制备工艺包括如下步骤：

S1、按聚羟基脂肪酸酯：二氯甲烷＝15：100的质量比，将聚羟基脂肪酸酯和二氯甲烷在氮气保护下混合搅拌，获得混合物料；

S2、按过氧化苯甲酰：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯＝2：10：100的质量比，将过氧化苯甲酰引发剂和马来酸酐加入混合物料，在50℃的温度条件下加热搅拌6小时，获得改性聚羟基脂肪酸酯；

S3、按改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：聚左旋乳酸：聚乙烯蜡：丙二醇：碳酸氢钠＝100：10：4：4：4：6的质量比，将改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚左旋乳酸相容剂、聚乙烯蜡润滑剂、丙二醇增塑剂和碳酸氢钠加入高速混合机；

S4、控制高速混合机以300r/min的转速运行30min，获得预混物；

S5、按预混物：为氧化硅：秸秆粉：十八烯酸铜＝100：4：4：1.5的质量比，将预混物、为氧化硅无机填料、秸秆粉和十八烯酸铜降解催化剂送入螺杆挤出机的第一区间，搅拌均匀后进行55℃温度条件和9.0MPa压力条件的保温保压处理1h，获得第一混合物；

S6、按预混物：吐温80：烷基化二苯胺＝100：6：4的质量比，将第一混合物送入螺杆挤出机的第二区间并添加吐温80乳化剂和烷基化二苯胺抗氧化剂，在150℃的温度条件下进行熔融共混处理，获得第二混合物；

S7、按预混物：聚乙烯醇：水＝100：60：400的质量比，将第二混合物送入螺杆挤出机的第三区间，将聚乙烯醇和水混合均匀并加热至60℃后，共同添加至含有温度为80℃的第二混合物的第三区间中，进行搅拌乳化处理，挤出后获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

实施例3

本实施例制备了一种聚羟基脂肪酸酯水分散体，其制备工艺包括如下步骤：

S1、按聚羟基脂肪酸酯：二氯甲烷＝20：100的质量比，将聚羟基脂肪酸酯和二氯甲烷在氮气保护下混合搅拌，获得混合物料；

S2、按过氧化苯甲酰：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯＝1：10：100的质量比，将过氧化苯甲酰引发剂和马来酸酐加入混合物料，在50℃的温度条件下加热搅拌6小时，获得改性聚羟基脂肪酸酯；

S3、按改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：聚左旋乳酸：聚乙烯蜡：丙二醇：碳酸氢钠＝100：12：3：2：2：5的质量比，将改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚左旋乳酸相容剂、聚乙烯蜡润滑剂、丙二醇增塑剂和碳酸氢钠加入高速混合机；

S4、控制高速混合机以300r/min的转速运行30min，获得预混物；

S5、按预混物：为氧化硅：秸秆粉：十八烯酸铜＝100：6：6：1的质量比，将预混物、为氧化硅无机填料、秸秆粉和十八烯酸铜降解催化剂送入螺杆挤出机的第一区间，搅拌均匀后进行52℃温度条件和7.8MPa压力条件的保温保压处理2h，获得第一混合物；

S6、按预混物：吐温80：烷基化二苯胺＝100：8：2的质量比，将第一混合物送入螺杆挤出机的第二区间并添加吐温80乳化剂和烷基化二苯胺抗氧化剂，在150℃的温度条件下进行熔融共混处理，获得第二混合物；

S7、按预混物：普鲁兰多糖：聚乙烯醇：水＝100：5：40：200的质量比，将第二混合物送入螺杆挤出机的第三区间，将普鲁兰多糖、聚乙烯醇和水混合均匀并加热至60℃后，共同添加至含有温度为70℃的第二混合物的第三区间中，进行搅拌乳化处理，挤出后获得聚羟基脂肪酸酯水分散体。

性能测试

将实施例1至3制备的聚羟基脂肪酸酯水分散体在25℃和50℃下分别保存，保存时间为16周。到期后样品均没有浆液形成也没有沉降。测试到期后样品的粘度变化(30rpm)，结果列于表1。其中，粘度变化率＝(16周后粘度-初始粘度)/初始粘度。

表1

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种聚羟基脂肪酸酯水分散体的制备方法，其特征在于，包括：

S100、采用马来酸酐对聚羟基脂肪酸酯进行处理，获得改性聚羟基脂肪酸酯；

S200、采用高速混合机，将S100获得的所述改性聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、相容剂、润滑剂、增塑剂、碳酸氢钠进行混合，获得预混物；

S300、采用螺杆挤出机，将S200获得的所述预混物、无机填料、生物粉体、降解催化剂、乳化剂、抗氧化剂、聚乙烯醇和水进行共混并挤出，获得所述聚羟基脂肪酸酯水分散体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S200中，

所述相容剂包括以下至少之一或其组合：聚左旋乳酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物；和/或

所述润滑剂包括以下至少之一或其组合：聚乙烯蜡、石蜡、甘油、白油、硬脂酸、硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺；和/或

所述增塑剂包括以下至少之一或其组合：乙二醇、甘油、丙二醇、邻苯二甲酸二甲酯。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S300中，

所述无机填料包括以下至少之一或其组合：氧化硅、氧化铝、碳酸钙、滑石粉、玻璃粉；和/或

所述生物粉体包括以下至少之一或其组合：秸秆粉、稻壳粉、椰壳粉；和/或

所述降解催化剂包括以下至少之一或其组合：十八酸铁、十八烯酸铜；和/或

所述乳化剂包括以下至少之一或其组合：单油酸甘油酯、大豆卵磷脂、吐温60、吐温80；和/或

所述抗氧化剂包括以下至少之一或其组合：4，4-二氨基二苯醚、烷基化二苯胺、二烷基二硫代磷酸锌。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S100具体包括：

S110、按聚羟基脂肪酸酯：有机溶剂＝(10-20)：100的质量比，将所述聚羟基脂肪酸酯和所述有机溶剂在惰性气体保护下混合搅拌，获得混合物料；

S120、按引发剂：马来酸酐：聚羟基脂肪酸酯＝(1-2)：(8-12)：100的质量比，将所述引发剂和所述马来酸酐加入所述混合物料，加热搅拌，获得所述改性聚羟基脂肪酸酯。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

在S110中，所述有机溶剂为二氯甲烷；和/或

在S120中，所述引发剂为过氧化苯甲酰；和/或

在S120中，所述加热搅拌的温度条件为45℃至55℃；和/或

在S120中，所述加热搅拌的时间为5h至6h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S200具体包括：

S210、按改性聚羟基脂肪酸酯：聚丁二酸丁二醇酯：相容剂：润滑剂：增塑剂：碳酸氢钠＝100：(10-15)：(2-4)：(2-4)：(2-4)：(4-6)的质量比，将所述改性聚羟基脂肪酸酯、所述聚丁二酸丁二醇酯、所述相容剂、所述润滑剂、所述增塑剂和所述碳酸氢钠加入所述高速混合机；

S220、控制所述高速混合机以280r/min至340r/min的转速运行20min至30min，获得所述预混物。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S300具体包括：

S310、按预混物：无机填料：生物粉体：降解催化剂＝100：(4-6)：(4-6)：(0.5-1.5)的质量比，将所述预混物、所述无机填料、所述生物粉体和所述降解催化剂送入所述螺杆挤出机的第一区间，搅拌均匀后进行保温保压处理，获得第一混合物；

S320、按预混物：乳化剂：抗氧化剂＝100：(4-8)：(2-4)的质量比，将所述第一混合物送入所述螺杆挤出机的第二区间并添加所述乳化剂和所述抗氧化剂，进行熔融共混处理，获得第二混合物；

S330、按预混物：聚乙烯醇：水＝100：(40-80)：(100-400)的质量比，将所述第二混合物送入所述螺杆挤出机的第三区间并添加所述聚乙烯醇和所述水，进行搅拌乳化处理，挤出后获得所述聚羟基脂肪酸酯水分散体。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

在S310中，所述无机填料为氧化硅，所述生物粉体为秸秆粉，所述降解催化剂为十八烯酸铜；

在S320中，所述乳化剂为吐温80，所述抗氧化剂为烷基化二苯胺。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

在S310中，所述保温保压处理的温度条件为50℃至55℃，所述保温保压处理的压力条件为7.5MPa至10.0MPa，所述保温保压处理的时间为1h至2h；

在S320中，在所述第二区间内，所述熔融共混处理的温度条件为140℃至160℃；

在S330中，在所述第三区间内，添加所述聚乙烯醇和所述水的方式为：将所述聚乙烯醇和所述水混合均匀并加热至60℃至80℃后，共同添加至温度为70℃至110℃的所述第二混合物中。

10.一种聚羟基脂肪酸酯水分散体，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯水分散体采用如权利要求1至9中任一项所述的制备方法获得。