1.本发明属于材料技术领域，特别涉及一种具有韧性的聚酯材料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.聚酯材料，例如pha(聚羟基脂肪酸酯)中p3hb(聚
‑3‑
羟基丁酸酯)结晶度为55％
‑
80％，结晶速率慢、球晶尺寸大、结晶度高等因素，导致这类聚酯材料与聚丙烯相比，更具刚性，易脆，断裂伸长率只有约3％，远低于聚丙烯的断裂伸长率400％。pha的韧性差不利于pha在医疗器械领域、食品领域或卫生用品领域中的应用。
3.另外，pha与pla(聚乳酸)相比，pha不具有抑菌性能，而pla对黄色链球菌，大肠杆菌等具有明显的抑菌性。
4.因此，为了提升聚酯材料在医疗器械领域、食品领域或卫生用品领域的应用，提供一种既具有良好的韧性，又具有抗菌性的聚酯材料，是十分有必要的。
技术实现要素：
5.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有韧性的聚酯材料及其制备方法和应用，所述聚酯材料具有良好的韧性，且还具有抗菌性能，因此，十分有利于所述聚酯材料在医疗器械领域、食品领域或卫生用品领域的应用。
6.本发明的发明构思：本发明通过向聚酯材料中添加纳米金属，例如纳米级银、纳米铜、纳米金等，提供成核结晶位点，加快聚酯材料结晶速度，也能减小聚酯材料中的晶球尺寸，晶球尺寸减小使微应力更好的分散，一定程度上减少应力集中，从而提高了聚酯材料的韧性，即提高了聚酯材料的断裂伸长率。纳米金属粒子会吸引蛋白酶中带有负电荷的硫醇基(
‑
sh)，有效地刺穿细菌的细胞壁与细胞膜外表，进一步使细菌因蛋白质变性，而无法呼吸、代谢和繁殖，直至死亡，从而达到灭菌的效果。
7.本发明的第一方面提供一种具有韧性的聚酯材料。
8.具体的，一种具有韧性的聚酯材料，包括以下组分：聚酯、纳米金属、偶联剂。
9.优选的，所述聚酯为含羟基的脂肪族聚酯，例如pha(聚羟基脂肪酸酯)。
10.进一步优选的，所述含羟基的脂肪族聚酯选自聚
‑
β
‑
羟丁酸(phb)、聚羟基戊酸酯(phv)、聚
‑3‑
羟基丁酸酯(p3hb)、3
‑
羟基丁酸4
‑
羟基丁酸共聚酯(p3hb
‑
co
‑
4hb)或聚己内酯中的至少一种。
11.优选的，所述纳米金属选自纳米银、纳米铜、纳米锌或纳米金中的至少一种；进一步优选的，所述纳米金属选自纳米银、纳米铜或纳米锌中的至少一种；更优选的，所述纳米金属为纳米银。
12.优选的，所述纳米金属的直径为1
‑
999nm；进一步优选的，所述纳米金属的直径为1
‑
500纳米。
13.优选的，所述纳米金属的长度为1nm
‑
0.1mm；进一步优选的，所述纳米金属的长度为10nm
‑
0.1μm。
14.优选的，所述偶联剂为酞酸酯偶联剂和/或硅酸酯偶联剂。所述偶联剂具有连接聚酯和纳米金属，也兼具减少纳米金属团聚的作用。
15.优选的，所述聚酯材料还包括表面活性剂。所述表面活性剂具有增加纳米材料分散效果的作用。
16.进一步优选的，所述表面活性剂为甘油和/或烷基糖苷。
17.优选的，一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酯90
‑
99份、纳米金属0.01
‑
2份、偶联剂0.1
‑
15份。
18.进一步优选的，一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酯92
‑
99份、纳米金属0.01
‑
1份、偶联剂0.1
‑
10份。
19.优选的，所述聚酯材料还包括表面活性剂；按重量份数计，所述表面活性剂的含量为0.5
‑
5份；进一步优选，所述表面活性剂的含量为1
‑
3份。
20.本发明的另一方面提供上述具有韧性的聚酯材料的制备方法。
21.具体的，上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
22.将各组分混合，挤出，造粒，成型，制得所述具有韧性的聚酯材料。
23.优选的，所述混合的过程中使用密炼机进行混合。
24.优选的，所述混合的温度为150℃
‑
190℃；混合的时间为2
‑
15分钟；进一步优选的，所述混合的温度为155℃
‑
180℃；混合的时间为3
‑
10分钟。
25.优选的，所述挤出的过程中使用挤出机进行挤出。
26.优选的，所述挤出机的温度为100
‑
185℃；进一步优选160
‑
170℃。
27.优选的，所述挤出机的转速为10
‑
60转/分钟；进一步优选10
‑
50转/分钟。
28.所述造粒为常规技术。
29.优选的，所述成型的方式选自静电纺丝方式、注塑成型、纤维成型、无纺布成型、模压成型或3d打印成型中的任意一种；进一步优选的，所述成型的方式为注塑成型。成型方式属于常规技术。
30.本发明的另一方面提供上述具有韧性的聚酯材料的应用。
31.上述具有韧性的聚酯材在制备医疗器械、食品包装或卫生用品中的应用。
32.所述卫生用品不包含医疗器械。
33.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
34.(1)本发明所述的具有韧性的聚酯材料，由于纳米金属的引入，使得所述聚酯材料具有良好的韧性，聚酯材料的断裂伸长率可提高至100％，且还具有抗菌性能，对金黄色链球菌、大肠杆菌、霉菌等，抑菌率在80％以上。
35.(2)本发明所述的具有韧性的聚酯材料，同时具备良好的韧性和抗菌性能，十分有利于所述聚酯材料在医疗器械领域、食品领域或卫生用品领域的应用。
具体实施方式
36.为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
37.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。采用电子万能试验机测试拉伸屈服应力、拉伸强度，拉伸断裂应变等力学性能，测试标准为gb/t1040.2
‑
2006；另外按照标准《gb/t 31402
‑
2015/iso22196:2007塑料
‑
塑料表面抗菌性能试验方法》测试抗菌性。
38.实施例1：聚酯材料的制备
39.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚
‑3‑
羟基丁酸酯97份、纳米银(直径为100nm，长度为0.1μm)0.1份、酞酸酯偶联剂2份、甘油1份。
40.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
41.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为160℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为170℃，挤出机的转速为50转/分钟，造粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
42.本实施例1制得的聚酯材料的断裂伸长率为100％(单独的聚
‑3‑
羟基丁酸酯的断裂伸长率为5％)，拉伸强度为38mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为91％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为85
‑
86％。
43.实施例2：聚酯材料的制备
44.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚
‑3‑
羟基丁酸酯97份、纳米铜(直径为500nm，长度为0.3μm)0.1份、酞酸酯偶联剂2份、甘油1份。
45.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
46.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为160℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为170℃，挤出机的转速为50转/分钟，造粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
47.本实施例2制得的聚酯材料的断裂伸长率为50％(单独的聚
‑3‑
羟基丁酸酯的断裂伸长率为5％)，拉伸强度为39mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为81％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为81
‑
82％。
48.实施例3：聚酯材料的制备
49.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚
‑
β
‑
羟丁酸95份、纳米锌(直径为200nm，长度为0.2μm)0.2份、硅酸酯偶联剂5份、甘油2份。
50.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
51.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为165℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为165℃，挤出机的转速为40转/分钟，造粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
52.本实施例3制得的聚酯材料的断裂伸长率为55％，拉伸强度为39mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为89％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为83
‑
84％。
53.实施例4：聚酯材料的制备
54.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：3
‑
羟基丁酸4
‑
羟基丁酸共聚酯98份、纳米金(直径为600nm，长度为0.5μm)0.5份、硅酸酯偶联剂8份、甘油5份。
55.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
56.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为165℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为165℃，挤出机的转速为40转/分钟，造
粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
57.本实施例4制得的聚酯材料的断裂伸长率为75％，拉伸强度为39mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为90％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为83
‑
84％。
58.实施例5：聚酯材料的制备
59.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚
‑
β
‑
羟丁酸98份、纳米金(直径为300nm，长度为0.5μm)0.5份、硅酸酯偶联剂6份、烷基糖苷3份。
60.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
61.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为165℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为165℃，挤出机的转速为40转/分钟，造粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
62.本实施例5制得的聚酯材料的断裂伸长率为85％，拉伸强度为39mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为90％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为83
‑
84％。
63.实施例6：聚酯材料的制备
64.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚
‑
β
‑
羟丁酸98份、纳米银(直径为150nm，长度为0.1μm)0.5份、硅酸酯偶联剂6份。
65.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
66.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为165℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为165℃，挤出机的转速为40转/分钟，造粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
67.本实施例6制得的聚酯材料的断裂伸长率为90％，拉伸强度为39mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为90％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为84
‑
85％。
68.实施例7：聚酯材料的制备
69.一种具有韧性的聚酯材料，按重量份数计，包括以下组分：聚
‑
β
‑
羟丁酸92份、纳米锌(直径为350nm，长度为0.1μm)0.8份、硅酸酯偶联剂6份、烷基糖苷3份。
70.上述具有韧性的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
71.将各组分混合，混合的过程中使用密炼机进行混合，混合的温度为160℃；混合的时间为5分钟，使用挤出机进行挤出，挤出机的温度为170℃，挤出机的转速为50转/分钟，造粒，注塑成型，制得具有韧性的聚酯材料。
72.本实施例7制得的聚酯材料的断裂伸长率为85％，拉伸强度为38mpa，对金黄色链球菌的抑菌率为85％，对大肠杆菌、霉菌的抑菌率为81
‑
82％。
73.对比例1
74.与实施例1相比，对比例1中不加入纳米银，其余组分和制备法方法与实施例1相同。
75.对比例1制得的聚酯材料的断裂伸长率为5％，拉伸强度为40mpa，对金黄色链球菌、大肠杆菌和霉菌无抑菌效果。
76.对比例2
77.与实施例1相比，对比例2中不加入酞酸酯偶联剂，其余组分和制备法方法与实施例1相同。
78.对比例2制得的聚酯材料的断裂伸长率为15％，拉伸强度为40mpa。