CN111303595A - 一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子聚合物技术领域，且公开了一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料：无机高分子60‑80份、天然多元有机酸1‑10份、丁二酸丁二醇酯单元5‑15份、聚乳酸5‑15份、聚乙烯5‑20份、乙烯－醋酸乙烯共聚物1‑10份、光催化剂1‑10份和偶联剂0.5‑1.5份。该可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，通过无机高分子为基料和天然多元有机酸、丁二酸丁二醇酯单元、聚乳酸、聚乙烯、乙烯－醋酸乙烯共聚物、光催化剂和偶联剂的聚合物多数为天然取材，便于极大降低薄膜和片材产品成本，同时还可环保生态降解，光热氧降解和可焚烧完全降低产生的有害气体，同时降低了生产成本。

Description

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子聚合物技术领域，具体为一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法。

背景技术

高分子聚合物指由键重复连接而成的高分子量（通常可达10～106）化合物，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构以及织态结构，人类利用天然聚合物的历史久远，直到19世纪中叶才跨入对天然聚合物的化学改性工作，1839年C．Goodyear发现了橡胶的硫化反应，从而使天然橡胶变为实用的工程材料的研究取得关键性的进展，高分子聚合物分子所含原子数通常数几万、几十万甚至高达几百万个，指由许多相同的和简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量（通常可达10～106）化合物，例如聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯分子结构单元—CH2CHCl—重复连接而成，因此—CH2CHCl—又称为结构单元或链节，由能够形成结构单元的小分子所组成的化合物称为单体，是合成聚合物的原料，n代表重复单元数，又称聚合度，聚合度是衡量高分子聚合物的重要指标。聚合度很低的（1～100）的聚合物称为低聚物，只有当分子量高达10～106（如塑料、橡胶、纤维等）才称为高分子聚合物，由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物，如上述的聚氯乙烯和聚乙烯等，由两种以上单体共聚而成的聚合物则称为共聚物，如氯乙烯—醋酸乙烯共聚物等。

目前，聚合树脂又称加聚树脂，由聚合（加聚）反应合成的树脂，由含有双键或三键的分子或由环状分子开环所成的双官能分子形成。一般是线型高分子，具有热塑性，由一种单体聚合而成的称作均聚合树脂（homogeneously polymerized resin），如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯和聚丙烯腈等，然而在生产过程中，目前传统市场上淀粉基、PLA、PBSA等价格过高，上游客户用不起问题，同时不具备环保性，不便于进行降解，容易产生有害气体，使国家关于治理白色污染推广难，且其撕裂强度较低，故而提出一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法解决上述问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，具备节能环保、减低成本和增强性能等优点，解决了目前传统市场上淀粉基、PLA、PBSA等价格过高，上游客户用不起问题，同时不具备环保性，不便于进行降解，容易产生有害气体，使国家关于治理白色污染推广难，且其撕裂强度较低的问题。

（二）技术方案

为实现上述节能环保、减低成本和增强性能的目的，本发明提供如下技术方案：一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料：无机高分子60-80份、天然多元有机酸1-10份、丁二酸丁二醇酯单元5-15份、聚乳酸5-15份、聚乙烯5-20份、乙烯－醋酸乙烯共聚物 1-10份、光催化剂1-10份和偶联剂0.5-1.5份。

优选的，所述无机高分子成分为天然矿石粉、煤烟灰、高岭土、硅藻土和工业粉尘中的至少一种。

优选的，所述天然多元有机酸成分为1，3-丙二胺四乙酸、酒石酸、富马酸、苹果酸和柠檬酸中的一种或者数种成分。

优选的，所述丁二酸丁二醇酯单元成由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得，树脂呈乳白色，无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。

优选的，所述聚乳酸成分为谷物淀粉为原料，经生物发酵得到乳酸，再经聚合反应，最终聚合成聚乳酸。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下步骤：

1）将无机高分子60-80份在惰性气体下加热升温熔融；

2）升温180-200°C，依次加入天然多元有机酸1-10份、丁二酸丁二醇酯单元5-15份、聚乳酸5-15份和聚乙烯5-20份，搅拌0.3-0.5小时；

3）降温至90-100°C，加入乙烯－醋酸乙烯共聚物 1-10份和光催化剂1-10份，恒温90-100°C搅拌2-2.5小时;

4）加入偶联剂0.5-1.5份，保持恒温恒温90-100°C，搅拌反应2-2.5小时；

5）将温度升至270-280°C抽真空1小时，即得产品。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，具备以下有益效果：

该可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，通过无机高分子为基料和天然多元有机酸、丁二酸丁二醇酯单元、聚乳酸、聚乙烯、乙烯－醋酸乙烯共聚物、光催化剂和偶联剂的聚合物多数为天然取材，其中丁二酸丁二醇酯单元易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料，乙烯-醋酸乙烯共聚物可燃，燃烧气味无刺激性，光催化剂在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能，便于极大降低薄膜和片材产品成本，同时还可环保生态降解，光热氧降解和可焚烧完全降低产生的有害气体，同时降低了生产成本，通过乙烯-醋酸乙烯共聚物具有弹性高的特点，偶联剂是含铝酸锆的低分子量的无机聚合物，它不仅可以促进不同物质之间的粘合，而且可以改善复合材料体系的性能，特别是流变性能，便于在保持聚合物树脂可塑性，还可有效增强塑料薄膜和片材的韧性。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料：无机高分子60份、天然多元有机酸1份、丁二酸丁二醇酯单元5份、聚乳酸5份、聚乙烯5份、乙烯－醋酸乙烯共聚物 1份、光催化剂1份和偶联剂0.5份。

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下步骤：

1）将无机高分子60份在惰性气体下加热升温熔融；

2）升温180°C，依次加入天然多元有机酸1份、丁二酸丁二醇酯单元5份、聚乳酸5份和聚乙烯5份，搅拌0.3小时；

3）降温至90°C，加入乙烯－醋酸乙烯共聚物 1份和光催化剂1份，恒温90°C搅拌2小时;

4）加入偶联剂0.5份，保持恒温恒温90°C，搅拌反应2小时；

5）将温度升至270°C抽真空1小时，即得产品。

实施例二：

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料：无机高分子70份、天然多元有机酸5份、丁二酸丁二醇酯单元10份、聚乳酸10份、聚乙烯12份、乙烯－醋酸乙烯共聚物 5份、光催化剂5份和偶联剂1份。

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下步骤：

1）将无机高分子70份在惰性气体下加热升温熔融；

2）升温190°C，依次加入天然多元有机酸5份、丁二酸丁二醇酯单元10份、聚乳酸10份和聚乙烯12份，搅拌0.4小时；

3）降温至95°C，加入乙烯－醋酸乙烯共聚物 5份和光催化剂5份，恒温95°C搅拌2小时;

4）加入偶联剂1份，保持恒温恒温95°C，搅拌反应2.2小时；

5）将温度升至275°C抽真空1小时，即得产品。

实施例三：

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下重量份数配比的原料：无机高分子80份、天然多元有机酸10份、丁二酸丁二醇酯单元15份、聚乳酸15份、聚乙烯20份、乙烯－醋酸乙烯共聚物10份、光催化剂10份和偶联剂1.5份。

一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，包括以下步骤：

1）将无机高分子80份在惰性气体下加热升温熔融；

2）升温200°C，依次加入天然多元有机酸10份、丁二酸丁二醇酯单元15份、聚乳酸15份和聚乙烯20份，搅拌0.5小时；

3）降温至100°C，加入乙烯－醋酸乙烯共聚物 10份和光催化剂10份，恒温100°C搅拌2.5小时;

4）加入偶联剂1.5份，保持恒温恒温100°C，搅拌反应2.5小时；

5）将温度升至280°C抽真空1小时，即得产品。

本发明的有益效果是：通过无机高分子为基料和天然多元有机酸、丁二酸丁二醇酯单元、聚乳酸、聚乙烯、乙烯－醋酸乙烯共聚物、光催化剂和偶联剂的聚合物多数为天然取材，其中丁二酸丁二醇酯单元易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料，乙烯-醋酸乙烯共聚物可燃，燃烧气味无刺激性，光催化剂在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能，便于极大降低薄膜和片材产品成本，同时还可环保生态降解，光热氧降解和可焚烧完全降低产生的有害气体，同时降低了生产成本，通过乙烯-醋酸乙烯共聚物具有弹性高的特点，偶联剂是含铝酸锆的低分子量的无机聚合物，它不仅可以促进不同物质之间的粘合，而且可以改善复合材料体系的性能，特别是流变性能，便于在保持聚合物树脂可塑性，还可有效增强塑料薄膜和片材的韧性，解决了目前传统市场上淀粉基、PLA、PBSA等价格过高，上游客户用不起问题，同时不具备环保性，不便于进行降解，容易产生有害气体，使国家关于治理白色污染推广难，且其撕裂强度较低的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：无机高分子60-80份、天然多元有机酸1-10份、丁二酸丁二醇酯单元5-15份、聚乳酸5-15份、聚乙烯5-20份、乙烯－醋酸乙烯共聚物 1-10份、光催化剂1-10份和偶联剂0.5-1.5份。

2.根据权利要求1所述的一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，其特征在于，所述无机高分子成分为天然矿石粉、煤烟灰、高岭土、硅藻土和工业粉尘中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，其特征在于，所述天然多元有机酸成分为1，3-丙二胺四乙酸、酒石酸、富马酸、苹果酸和柠檬酸中的一种或者数种成分。

4.根据权利要求1所述的一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，其特征在于，所述丁二酸丁二醇酯单元成由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得，树脂呈乳白色，无嗅无味，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，是典型的可完全生物降解聚合物材料。

5.根据权利要求1所述的一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，其特征在于，所述聚乳酸成分为谷物淀粉为原料，经生物发酵得到乳酸，再经聚合反应，最终聚合成聚乳酸。

6.一种可降解无机高分子聚合物树脂材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将无机高分子60-80份在惰性气体下加热升温熔融；

2）升温180-200°C，依次加入天然多元有机酸1-10份、丁二酸丁二醇酯单元5-15份、聚乳酸5-15份和聚乙烯5-20份，搅拌0.3-0.5小时；

3）降温至90-100°C，加入乙烯－醋酸乙烯共聚物 1-10份和光催化剂1-10份，恒温90-100°C搅拌2-2.5小时;

4）加入偶联剂0.5-1.5份，保持恒温恒温90-100°C，搅拌反应2-2.5小时；

5）将温度升至270-280°C抽真空1小时，即得产品。