CN117165039A - 一种生物降解组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于C08L技术领域，更具体的涉及一种生物降解组合物及其制备方法和应用。一种生物降解组合物，制备原料包括含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料、助剂；所述的聚酯类高分子材料的熔融指数为2‑50g/10min。本发明是将PPCP和PBS进行共混改性，可以得到系列化的PPCP/PBS组合物，以得到机械性能、加工性能和使用性能满足实际应用的生物降解材料；并且经本发明制备得到的生物降解组合物可以在盘、碗、盆、文件夹、吸管、购物袋、垃圾袋、包装袋、地膜、手套、梳子、牙刷柄、刀、叉、文具、缓冲包装和保温材料等领域具有较大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于C08L技术领域，更具体的涉及一种生物降解组合物及其制备方法和应用。
背景技术
含二氧化碳聚合物是一种在二氧化碳共聚物基础上发展起来的邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物。在具体的使用过程中，这种无定形态的聚合物在实际应用中，因其具有的良好的生物降解性能和气体阻隔性能，在食品包装袋、购物袋的生产制备上都发挥了较大的作用。但是，邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物的脆性较差，真正实现其具体使用仍需要对其性能进行优化。
为了优化邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物的性能，现阶段有一些相关研究，将邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物和其他聚酯类高分子复合，在不降低生物降解性能的同时，提升材料的力学性能。现阶段有较多通过两种不同聚合物的作用，提升材料的力学等各方面性能，比如专利公开号为CN109177401A公开的一种完全生物降解吹塑薄膜，在公开的专利中制备原料为聚乳酸和聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯再助剂的配合下，制备得到的材料以期才改变材料的生物降解性能，但是如果使材料兼具透明性、生物降解性能、力学性能，开发一种新的材料是研究者们的一项挑战。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种生物降解组合物，制备原料包括含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料、助剂；
所述的聚酯类高分子材料的熔融指数为2-50g/10min，190℃，2.16Kg。
进一步优选的，所述的聚酯类高分子材料的熔融指数为2-25g/10min，190℃，2.16Kg。
更优选的，所述的聚酯类高分子材料的熔融指数为2-10g/10min，190℃，2.16Kg。
更优选的，所述的聚酯类高分子材料的熔融指数为5g/10min，190℃，2.16Kg。
在一些优选的实施方式中，所述的聚酯类高分子材料包括聚丁二酸丁二酯。
聚丁二酸丁二酯，熔融指数为5g/10min，190℃，2.16Kg，购于上海热点工程塑料有限公司。
在一些优选的实施方式中，所述的含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料的重量比为1-99：99-1。
在一些优选的实施方式中，所述的含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料的重量比为1：(1-10)；优选的，所述的含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料的重量比为1：3.5。
在一些优选的实施方式中，所述的含二氧化碳聚合物为邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物。
邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物，购于山东联创新材料集团。
在一些优选的实施方式中，所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、光稳定剂、颜料、增塑剂、润滑剂、填料、发泡剂、阻燃剂、抗静电剂、脱模剂中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的助剂包括抗氧剂、增塑剂。
优选的，所述的抗氧剂包括抗氧剂1076和抗氧剂168。
进一步优选的，所述的抗氧剂1076和抗氧剂168的重量比为1：(0.5-2.5)。
在一些优选的实施方式中，所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯。
在一些优选的实施方式中，所述的增容剂选自异氰酸酯类增容剂、环氧化合物增容剂、恶唑啉型增容剂中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的增容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、接枝改性甲基丙烯酸缩水甘油酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的接枝改性甲基丙烯酸缩水甘油酯选自聚乳酸接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
进一步优选的，所述的接枝改性甲基丙烯酸缩水甘油酯为聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法包括以下步骤：
将聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰加入反应容器中，在100-150℃下混合5-10分钟，得到聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
其中聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化苯甲酰的重量比为3：(0.5-2)：0.1。
在一些优选的实施方式中，所述的增容剂的重量为含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料总重量的0.1-20％；优选的，为含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料总重量的0.1-5％。
经过申请人大量的创造性实验探究发现，在本体系中，通过聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯对聚丁二酸丁二酯和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物之间的相容性得到大大改善，并且在聚丁二酸丁二酯和邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物两相界面处形成均匀分布的状态，当制备得到的材料在受到外界拉伸应力的时候，可以将不同相区间收到的应力进行快速分散和转移，大大改善其拉伸性能；
同时，在实验过程中申请人发现，加入的增容剂的重量在为含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料总重量的0.1-5％时，可以大大改善制备材料的拉伸性能，尤其在增容剂的重量在为含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料总重量的0.9％时，可以增强其与体系中存在的活性基团间的相互作用的强度，避免助剂抗氧剂、增塑剂在产品表面的逸出和粉化现象的出现，保证了其优异的力学性能的同时还保证了稳定性。
在一些优选的实施方式中，生物降解组合物的制备原料按重量百分比计，包括：含二氧化碳聚合物20-50％、聚酯类高分子材料40-80％、助剂补充余量至100％。
本发明的第二方面提供了一种生物降解组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合5-30分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在100℃-180℃下挤出造粒，即得。
本发明的第三方面提供了一种生物降解组合物的应用，用于生活用品、办公用品、玩具、包装材料、保温材料领域的使用。
有益效果：经本发明提供的生物降解组合物相比现有技术具有如下优势：
本发明是将PPCP和PBS进行共混改性，可以得到系列化的PPCP/PBS组合物，以得到机械性能、加工性能和使用性能满足实际应用的生物降解材料；
并且经本发明制备得到的生物降解组合物可以在盘、碗、盆、文件夹、吸管、购物袋、垃圾袋、包装袋、地膜、手套、梳子、牙刷柄、刀、叉、文具、缓冲包装和保温材料等领域具有较大的应用前景。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种生物降解组合物，制备原料按重量百分比计，包括：含二氧化碳聚合物21％、聚酯类高分子材料73.5％、助剂补充余量至100％。
所述的含二氧化碳聚合物为邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物，购于山东联创新材料集团。
所述的聚酯类高分子材料为聚丁二酸丁二酯，熔融指数为5g/10min，190℃，2.16Kg，购于上海热点工程塑料有限公司。
所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、增塑剂。
所述的助剂中制备原料按重量百分比计，包括：增容剂0.85％、抗氧剂2.15％、增塑剂2.5％；
所述的增容剂为聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备方法包括以下步骤：
将聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰加入反应容器中，在100-150℃下混合5-10分钟，得到聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
其中聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化苯甲酰的重量比为3：1.2：0.1，甲基丙烯酸缩水甘油酯的加入量为1.2g。
聚丁二酸丁二醇酯，牌号FZ91PM，购于苏州塑锦塑胶新材料有限公司。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的重量比为1：1.15。
所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯。
一种生物降解组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合20分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在140℃下挤出造粒，即得。
实施例2
一种生物降解组合物，制备原料按重量百分比计，包括：含二氧化碳聚合物18％、聚酯类高分子材料76.5％、助剂补充余量至100％。
所述的含二氧化碳聚合物为邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物，购于山东联创新材料集团。
所述的聚酯类高分子材料为聚丁二酸丁二酯，熔融指数为5g/10min，190℃，2.16Kg，购于上海热点工程塑料有限公司。
所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、增塑剂。
所述的助剂中制备原料按重量百分比计，包括：增容剂0.85％、抗氧剂2.15％、增塑剂2.5％；
所述的增容剂为聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备方法包括以下步骤：
将聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰加入反应容器中，在100-150℃下混合5-10分钟，得到聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
其中聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化苯甲酰的重量比为3：1.2：0.1，甲基丙烯酸缩水甘油酯的加入量为1.2g。
聚丁二酸丁二醇酯，牌号FZ91PM，购于苏州塑锦塑胶新材料有限公司。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的重量比为1：1.15。
所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯。
一种生物降解组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合20分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在140℃下挤出造粒，即得。
实施例3
一种生物降解组合物，制备原料按重量百分比计，包括：含二氧化碳聚合物21％、聚酯类高分子材料73.5％、助剂补充余量至100％。
所述的含二氧化碳聚合物为邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物，购于山东联创新材料集团。
所述的聚酯类高分子材料为聚丁二酸丁二酯，熔融指数为22g/10min，190℃，2.16Kg，购于上海热点工程塑料有限公司。
所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、增塑剂。
所述的助剂中制备原料按重量百分比计，包括：增容剂0.85％、抗氧剂2.15％、增塑剂2.5％；
所述的增容剂为聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备方法包括以下步骤：
将聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰加入反应容器中，在100-150℃下混合5-10分钟，得到聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
其中聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化苯甲酰的重量比为3：1.2：0.1，甲基丙烯酸缩水甘油酯的加入量为1.2g。
聚丁二酸丁二醇酯，牌号FZ91PM，购于苏州塑锦塑胶新材料有限公司。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的重量比为1：1.15。
所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯。
一种生物降解组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合20分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在140℃下挤出造粒，即得。
实施例4
一种生物降解组合物，制备原料按重量百分比计，包括：含二氧化碳聚合物21％、聚酯类高分子材料73.5％、助剂补充余量至100％。
所述的含二氧化碳聚合物为邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物，购于山东联创新材料集团。
所述的聚酯类高分子材料为聚丁二酸丁二酯，熔融指数为5g/10min，190℃，2.16Kg，购于上海热点工程塑料有限公司。
所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、增塑剂。
所述的助剂中制备原料按重量百分比计，包括：增容剂0.85％、抗氧剂2.15％、增塑剂2.5％；
所述的增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；
所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的重量比为1：1.15。
所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯。
一种生物降解组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合20分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在140℃下挤出造粒，即得。
实施例5
一种生物降解组合物，制备原料按重量百分比计，包括：含二氧化碳聚合物21％、聚酯类高分子材料73.5％、助剂补充余量至100％。
所述的含二氧化碳聚合物为邻苯二甲酸丙二醇酯-碳酸丙烯酯共聚物，购于山东联创新材料集团。
所述的聚酯类高分子材料为聚丁二酸丁二酯，熔融指数为5g/10min，190℃，2.16Kg，购于上海热点工程塑料有限公司。
所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、增塑剂。
所述的助剂中制备原料按重量百分比计，包括：增容剂0.85％、抗氧剂2.15％、增塑剂2.5％；
所述的增容剂为聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备方法包括以下步骤：
将聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和过氧化苯甲酰加入反应容器中，在100-150℃下混合5-10分钟，得到聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
其中聚丁二酸丁二醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化苯甲酰的重量比为3：1.2：0.1，甲基丙烯酸缩水甘油酯的加入量为1.2g。
聚丁二酸丁二醇酯，牌号FZ91PM，购于苏州塑锦塑胶新材料有限公司。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂168的重量比为1：0.5。
所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯。
一种生物降解组合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合20分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在140℃下挤出造粒，即得。
性能测试：
1.拉伸强度测试：将实施例1-5制备得到的生物降解组合物用于拉伸强度测试，测试方法参照GB/T－1040.1-2006，并将测试结果记录于下表。
2.断裂伸长率测试：将实施例1-5制备得到的生物降解组合物用于断裂伸长率测试，测试方法参照GB/T－1040.1-2006，并将测试结果记录于下表。
3.生物降解性能测试：将实施例1-5制备得到的生物降解组合物用于生物降解性能测试，测试方法参照GB/T19277，并将测试结果记录于下表。
| 实验 | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ | 生物降解/月 |
| 实施例1 | 25 | 150 | 9 |
| 实施例2 | 22 | 100 | 9 |
| 实施例3 | 18 | 135 | 10 |
| 实施例4 | 15 | 95 | 12 |
| 实施例5 | 24 | 138 | 14 |
Claims (10)
1.一种生物降解组合物，其特征在于，制备原料包括含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料、助剂；
所述的聚酯类高分子材料的熔融指数为2-50g/10min。
2.根据权利要求1所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料的重量比为1-99：99-1。
3.根据权利要求1或2所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料的重量比为1：(1-10)；优选的，所述的含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料的重量比为1：3.5。
4.根据权利要求1所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的助剂包括增容剂、抗氧剂、光稳定剂、颜料、增塑剂、润滑剂、填料、发泡剂、阻燃剂、抗静电剂、脱模剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的增容剂选自异氰酸酯类增容剂、环氧化合物增容剂、恶唑啉型增容剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的增容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯、接枝改性甲基丙烯酸缩水甘油酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的接枝改性甲基丙烯酸缩水甘油酯选自聚乳酸接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丁二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
8.根据权利要求4-7任一项所述的生物降解组合物，其特征在于，所述的增容剂的重量为含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料总重量的0.1-20％；优选的，为含二氧化碳聚合物和聚酯类高分子材料总重量的0.1-5％。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的生物降解组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将含二氧化碳聚合物、聚酯类高分子材料和助剂预先混合，得到混合物；
2)将混合物加入熔融混炼设备中，混合5-30分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在100℃-180℃下挤出造粒，即得。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的生物降解组合物的应用，其特征在于，用于生活用品、办公用品、玩具、包装材料、保温材料领域的使用。
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