生物降解复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及生物降解复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 可降解薄膜既具有传统塑料的功能和特性、又可在达到使用寿命之后，通过土壤 和水中的微生物作用或通过阳光中的紫外线的作用，在自然环境中分裂降解，最终以还原 形式重新进入生态环境中，回归大自然。随着人们环保意识的增强，生物降解材料得到了广 泛地应用。
[0003]以聚乳酸（PLA，Poly Lactic Acid)和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯（PBAT，pol y(butylene-adipate-co-terephthalate))为主体基材的生物降解薄膜（PLA-PBAT生物降 解薄膜）是目前研究较多的生物降解薄膜之一。PLA-PBAT生物降解薄膜中需要添加增塑剂 来提高产品的柔顺性和断裂伸长率，目前通常使用液体增塑剂，由于液体增塑剂的量较大， 和PLA及PBAT粒料混合后无法被吸收，容易析出，因此需要在挤出机上安装液体加料系统， 从而制备较为不易，增加了生产成本。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要提供一种断裂伸长率较高且制备较为容易的生物降解复合材料及 其制备方法。
[0005] -种生物降解复合材料，按照质量分数计，包括以下组分：
[0006]
[0007] 其中，所述液体增塑剂选自柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、聚乙 二醇-200、聚乙二醇-300、聚乙二醇-400及聚乙二醇-500中的至少一种；所述固体增塑剂 选自聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000、聚 乙二醇-8000、聚乙二醇-10000及聚乙二醇-20000中的至少一种。
[0008] 在其中一个实施例中，所述聚乳酸重均分子量为30000~300000。
[0009] 在其中一个实施例中，所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯重均分子量为20000~ 120000。
[0010] 在其中一个实施例中，所述相容剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油 酯三元共聚物、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸 酯及2, 4-甲苯二异氰酸酯中的至少一种。
[0011] 上述任一项所述的生物降解复合材料的制备方法，包括步骤：将聚乳酸、聚己二 酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂、液体增塑剂及固体增塑剂混合均匀后加入挤出机中挤出 造粒得到所述生物降解复合材料。
[0012] 在其中一个实施例中，所述聚乳酸及聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在使用前先在 60°C~100°C下干燥2~10小时。
[0013] 在其中一个实施例中，挤出造粒使用双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的温度为 120°C~190°C，螺杆转速为50~400rpm，螺杆长径比为30~40 :1。
[0014] 在其中一个实施例中，还包括步骤：将得到的所述生物降解复合材料在60°C~ 100°C下干燥2小时~10小时。
[0015] 在其中一个实施例中，还包括步骤：将得到的所述生物降解复合材料挤出吹膜。
[0016] 在其中一个实施例中，将得到的所述生物降解复合材料加入单螺杆挤出机中挤出 吹膜，所述单螺杆挤出机的温度为130°C~170°C，吹胀比为2~4:1，螺杆长径比彡20。
[0017] 上述生物降解复合材料中固体增塑剂的质量份数为5~15份，液体增塑剂的质量 份数为〇~5份，液体增塑剂的量较少，制备时可以将液体增塑剂、固体增塑剂与相容剂、 PLA及PBAT粒料混合后直接进行挤出造粒，无需在挤出机上安装液体加料系统，制备较为 容易；固体增塑剂选自聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000、聚乙二醇-4000、 聚乙二醇-6000、聚乙二醇-8000、聚乙二醇-10000及聚乙二醇-20000中的至少一种，使得 生物降解复合材料的断裂伸长率较高。
【具体实施方式】
[0018] 下面主要结合具体实施例对生物降解复合材料及其制备方法作进一步详细的说 明。
[0019] 一实施方式的生物降解复合材料，按照质量分数计，包括以下组分：
[0020]
[0021] 其中，液体增塑剂选自柠檬酸三丁酯（TBC)、乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC)、环氧大豆 油（ESO)、聚乙二醇-200 (PEG-200)、聚乙二醇-300 (PEG-300)、聚乙二醇-400 (PEG-400)及 聚乙二醇-500 (PEG-500)中的至少一种；固体增塑剂选自聚乙二醇-1500 (PEG-1500)、聚 乙二醇-2000 (PEG-2000)、聚乙二醇-3000 (PEG-3000)、聚乙二醇-4000 (PEG-4000)、聚乙二 醇-6000 (PEG-6000)、聚乙二醇-8000 (PEG-8000)、聚乙二醇-10000 (PEG-10000)及聚乙二 醇-20000 (PEG-20000)中的至少一种。
[0022] 优选的，聚乳酸重均分子量为30000~300000。
[0023] 优选的，聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯重均分子量为20000~120000。
[0024] 优选的，相容剂选自乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、苯乙 烯-马来酸酐无规共聚物、六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯及2, 4-甲苯二异 氰酸酯中的至少一种。
[0025] 上述生物降解复合材料中固体增塑剂的质量份数为5~15份，液体增塑剂的质量 份数为〇~5份，液体增塑剂的量较少，制备时可以将液体增塑剂、固体增塑剂与相容剂、 PLA及PBAT粒料混合后直接进行挤出造粒，无需在挤出机上安装液体加料系统，制备较为 容易；固体增塑剂选自聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-3000、聚乙二醇-4000、 聚乙二醇-6000、聚乙二醇-8000、聚乙二醇-10000及聚乙二醇-20000中的至少一种，使得 生物降解复合材料的断裂伸长率较高。
[0026] 上述的生物降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027] 步骤S110、将聚乳酸及聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯进行干燥处理。
[0028] 该步骤中，将聚乳酸及聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯在60°C~100°C下干燥2~ 10小时。
[0029] 优选的，干燥处理采用真空烘箱或者鼓风干燥箱。
[0030] 步骤S120、将聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂、液体增塑剂及固体 增塑剂混合均匀后加入挤出机中挤出造粒得到生物降解复合材料。
[0031] 优选的，聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、相容剂、液体增塑剂及固体增塑 剂加入搅拌机中高速搅拌混合。
[0032] 优选的，挤出造粒使用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度为120°C~190°C，螺 杆转速为50~400rpm，螺杆长径比（L/D)为30~40:1。双螺杆挤出机温区区分不同，有 五温区、七温区、十温区的，此处双螺杆挤出机的温度是指从进料口到机头的温区范围。
[0033] 更优选的，双螺杆挤出机的具体参数为，一区温度135°C、二区温度165°C、三区 温度175°C、四区温度185°C、五区温度185°C、六区温度185°C、七区温度175°C、机头温度 165°C，螺杆转速 250rpm。
[0034] 步骤S130、将得到的生物降解复合材料在60°C~100°C下干燥2小时~10小时。
[0035] 优选的，干燥采用真空烘箱或者鼓风干燥箱。
[0036] 步骤S140、将得到的生物降解复合材料挤出吹膜。
[0037] 优选的，将得到的生物降解复合材料加入单螺杆挤出机中挤出吹膜，单螺杆挤出 机的温度为130°C~170°C，吹胀比为2~4:1，螺杆长径（L/D)比彡20。单螺杆挤出机温 区区分不同，此处单螺杆挤出机的温度是指从进料口到机头的温区范围。
[0038] 上述生物降解复合材料的制备方法，可以将液体增塑剂、固体增塑剂与相容剂、 PLA及PBAT粒料混合后直接进行挤出造粒，无需在挤出机上安装液体加料系统，制备较为 容易，操作简单。
[0039] 需要说明的是，步骤S140可以省略。
[0040] 以下为具体实施例部分：
[0041] 具体实施例中使用原料信息如表1 :
[0042] 表 1
[0043]
[004