一种具有阻隔性的生物降解组合物及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种具有阻隔性的生物降解组合物及其制 备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 通用塑料因其综合性能优异而被广泛应用于各个领域，与钢铁、木材、水泥并列为 四大支持材料，年使用量不断上升。通用塑料如聚乙烯（PE)，聚丙烯（PP)和聚苯乙烯（PS) 等在自然界可长期稳定存在，难以降解，故其废弃之后难以回收处理，给环境造成了严重的 污染。生物降解塑料因其在自然环境下可较快降解而成为解决塑料废弃物环境污染问题的 有效途径之一，从而引起了人们的高度关注，世界各国竞相发展生物降解塑料。
[0003] 生物降解塑料是能够在适合的环境条件下经过一定时间跨度后最终分解为二氧 化碳和水的一类聚合物材料。这种降解过程通常分为两个过程，首先大分子经过水解、光/ 氧降解后分子量变小，其后进一步被微生物消耗掉，这类微生物可能是细菌、真菌、酵母菌、 藻类等。目前全球的生物降解塑料已达几十种，主要有：生物降解均聚脂，如羟基脂肪酸酯 (盐)聚合物（PHAs)，聚乳酸（PLA)、聚羟基丁基酯（PHB)、聚己内酯（PCL)、羟基丁基酸-羟基 戊酸共聚酯（PHBV);生物降解共聚酯，如聚丁二酸丁二醇酯（PBS)、聚(丁二酸丁二醇酯共己 二酸丁二醇酯）（PBSA)等；或是具有多糖结构的天然产物，如热塑性淀粉（TPS)、醋酸纤维 素等。
[0004] 塑料尽管具有良好的生物降解性能，但均因其自身或多或少的缺陷而极大限制了 其作为材料单独使用的大规模应用。对生物降解材料进行共混改性，选取性能合适的生物 降解材料组份，调节生物降解材料组份之间的配比，改善生物降解材料之间的相容性和采 取适宜的材料加工手段，可以在各个生物降解材料之间取长补短，克服各自自身缺陷，开发 出能够满足应用要求的各类材料，这是目前生物降解材料的研宄热点之一。
[0005] 目前，工业上常用的阻隔性优异材料主要有聚乙烯醇（PVA)、乙烯-乙烯醇共聚 物（EVOH)、尼龙（PA)、聚偏二氯乙烯（PDVC)、铝箔等，但这些材料虽然阻隔性优异，但却不 能生物降解。现在市场上常用的阻隔复合膜，几乎均为PE、PP、PET与阻隔材料组成的复合 膜，这些复合膜使用后几乎无法回收利用，而且不同材料复合在一起很难分开，回收利用价 值很低，对环境污染严重。
[0006] 近年来，生物降解塑料的发展与日俱增，应用不断扩大，在包装材料，一次性餐具， 农膜和日用制品等领域开始逐步替代传统塑料。为了适应市场对生物降解材料多样化的要 求，开发具有阻隔性的生物降解材料成为生物降解材料改性领域中重要的研发方向之一。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有生物降解材料阻隔性方面的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种 具有阻隔性的生物降解组合物，该组合物具有良好的生物降解性能和水汽阻隔性能。
[0008] 本发明的另一目的是提供上述具有阻隔性的生物降解组合物的制备方法。
[0009] 本发明的再一目的是提供上述具有阻隔性的生物降解组合物的用途。
[0010] 本发明的目的通过如下技术方案实现： 一种具有阻隔性的生物降解组合物，按重量百分比计，包括如下组分： 防水剂 0?lwt%_10wt% ; 生物降解聚酯 90wt%-99. 9wt%。
[0011] 优选地，一种具有阻隔性的生物降解组合物，按重量百分比计，包括如下组分： 防水剂 lwt%_8wt% ; 生物降解聚酯 92wt%-99wt%。
[0012] 其中所述防水剂的沸点彡160°C，HLB值彡10。
[0013] 优选地，所述防水剂的沸点彡170°C，更优选地，沸点彡200°C;即使同一类物质，其 沸点也可能有所不同，如聚异丁烯的分子量不同，其聚集态和性质也不同，通常，根据聚异 丁稀分子量的大小分为以下系列：低分子量聚异丁稀(数均分子量=200-10000)、中分子量 聚异丁烯(数均分子量=20000-45000)，不同分子量聚丁烯相应沸点跨度也较大，当在生物 降解聚酯中添加的防水剂的沸点低于160°C，生物降解聚酯水汽阻隔性能效果会相应降低。
[0014] 优选地，所述防水剂的HLB值< 9,更优选的，所述防水剂的HLB值< 8且彡0. 5， 当在生物降解聚酯中添加的防水剂的HLB值大于10,防水剂表现出一定的亲水性，不但不 会提高生物降解聚酯水汽阻隔性能，反而会降低生物降解聚酯水汽阻隔性能。
[0015] HLB值（Hydrophile-LipophileBalanceNumber)也称水油度，它既与防水剂的亲 水亲油性有关，又与表面活性剂的表面(界面）张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定 性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有关，还与防水剂的应用性能有关。本发明采用分配 系数法测得HLB值，分配系数法的原理是通过测定表面活性剂在一定的油水体系中两相的 分配系数来计算表面活性剂的HLB值，它应适用于所有的表面活性剂。下表为分配系数法 HLB值计算公式：
【主权项】
1. 一种具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分： 防水剂 0· lwt%_10wt%，优选 lwt%_8wt% ; 生物降解聚酯 90wt%-99. 9wt%，优选 92wt%-99wt%。
2. -种如权利要求1所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，所述防水剂 的沸点彡160°C，HLB值彡10。
3. 根据权利要求2所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，所述防水剂的 沸点彡170 °C，优选沸点彡200 °C。
4. 根据权利要求2所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，所述防水剂的 HLB值彡9,优选HLB值彡8且彡0. 5。
5. 根据权利要求1所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，具有阻隔性的 生物降解组合物的生物降解率在堆肥条件下90天内可达到90%以上。
6. 根据权利要求1所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，具有阻隔性的 生物降解组合物的水蒸汽透过率WVTR彡800 g/m2*d。
7. 根据权利要求2-4任一项所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，所述 防水剂选自高沸点烃、白凡士林、黄凡士林、脂肪酸酯、芳香酸酯、硅油类物质、高碳醇及其 酯、式I :R1-R2代表的物质中的一种或几种，其中，Rl为数均分子量为1000-20000的烯基 或烷基，优选500-6000 ;R2为酰胺基、酰亚胺基、磺酸基、醛基、酮基、脲基、氨基及其他活性 基团。
8. 根据权利要求1所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，所述生物降解 聚酯为生物降解均聚酯和/或生物降解共聚酯。
9. 根据权利要求8所述的具有阻隔性的生物降解组合物，其特征在于，所述生物降解 均聚酯选自聚乳酸PLA、聚羟基乙酸、聚3-羟基丁酸、聚3-羟基戊酸、聚3-羟基己酸、聚 己内酯PCL、聚羟基丁基酸酯、聚戊内酯、聚碳酸亚丙酯PPC的一种或几种；所述生物降解共 聚酯选自聚丁二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚丁二酸丁二醇共己二酸酯PBSA、聚 对苯二甲酸丁二醇共丁二酸酯PBST、聚对苯二甲酸丁二醇共己二酸酯PBAT的一种或几种。
10. 如权利要求1-9任一项所述的具有阻隔性的生物降解组合物的制备方法，其特征 在于，包括以下步骤： a) 按上述组分的重量配比称取各种原料，进行烘干； b) 将烘干后的各组分原料在高速混合机依次进行低速、高速搅拌，得到混合均匀的物 料； c) 将上述混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，干燥，即得具有阻隔性 的生物降解组合物。
11. 如权利要求1-9任一项所述的具有阻隔性的生物降解组合物在包装领域和农用地 膜领域中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种具有阻隔性的生物降解组合物，按重量百分比计，包括如下组分：防水剂0.1wt%-10wt%；优选1wt%-8wt%；生物降解聚酯90wt%-99.9wt%；优选92wt%-99wt%。其中所述防水剂的沸点≥160℃，HLB值≤10。本发明通过添加特定含量的沸点≥160℃且HLB值≤10的防水剂到生物降解聚酯中，制备得到的具有阻隔性的生物降解组合物不仅具有良好的生物降解性能，而且还具有良好的水汽阻隔性，可广泛应用于包装领域和农用地膜领域中。
【IPC分类】C08K5-12, C08L67-04, C08L23-20, C08L67-02, C08L83-06, C08K5-01, C08K5-103
【公开号】CN104830035
【申请号】CN201510252558
【发明人】夏世勇
【申请人】夏世勇
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月18日